Energia termica

¿Qué es la energía térmica?

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La energía térmica es la que posee un cuerpo o sistema debido al movimiento de partículas dentro del cuerpo o sistema. Es uno de los diferentes tipos de energía, donde la energía básicamente se refiere a la capacidad de hacer trabajo. Como tal, también se puede definir como la capacidad de algo de hacer trabajo como resultado del movimiento de sus partículas.

En otras palabras, es la energía que posee un objeto o cuerpo en virtud del movimiento de sus partículas constituyentes. Es la energía cinética interna total de un objeto debido al movimiento aleatorio de sus átomos y moléculas. 

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No confundir Energías Térmicas con calor

Cuanto más rápido se mueven los átomos, las moléculas o los átomos que forman un cuerpo, mayor es la energía térmica del cuerpo. La mayoría de las veces, el concepto de energía térmica se confunde con el calor. En física, el calor se considera como una transferencia de energía de un cuerpo más caliente a uno más frío debido a las diferencias de temperatura.

Energía Térmica con calor

El calor es energía en transferencia, mientras que la energía térmica es la propiedad interna que posee un objeto antes de la transferencia de energía a medida que se produce el calor (a menudo una suma total de las energías cinéticas de las diversas partículas que componen el objeto en cuestión)

Los físicos consideran que la energía térmica es igual a un producto de k y T, donde:

K = Constante de Boltzmann (1. 381 x 10 -23 kgs -2 -1 )

T = temperatura absoluta

Esta relación generalmente se escribe como: kT o T

La energía térmica forma la base del estudio de la termodinámica. Es una de las formas más antiguas de energía utilizada por la humanidad. Su uso existía incluso antes de que se descubrieran fuentes de petróleo y energía nuclear.

La mayoría de las personas simplemente se refieren a la energía térmica como calor, pero cada materia siempre dependerá de la velocidad de las moléculas y los átomos que componen la materia. Si el movimiento de estas moléculas y átomos es más rápido, se dice que el objeto tiene mayor energía cinética.

Tipos de energías térmodinamicas

Cuando los átomos y moléculas constituyentes de un cuerpo vibran, lo que lleva a un aumento en la energía interna del cuerpo, se establece un gradiente de temperatura.

Por lo tanto, la energía térmica a menudo se clasifica en varios tipos en función de cómo esta energía interna, en forma de calor, se transfiere de un cuerpo a otro. Los siguientes son los distintos tipos:

1. Conducción

Energia conduccion

Este es un tipo que implica el movimiento de las partículas constituyentes de un objeto, sin movimiento del cuerpo mismo. Puede ser exhibido por objetos en todas las fases (sólido, líquido y gaseoso). El movimiento vibratorio de las partículas de un objeto da como resultado un aumento de la energía térmica (una forma de energía interna) de cada átomo o molécula que se transfiere por contacto a los átomos y moléculas vecinos dentro del objeto.

Por lo tanto, la energía térmica asociada con la conducción resulta de la transferencia del aumento de la energía interna de cada átomo o molécula constituyente a otro hasta que todos los átomos o moléculas estén en vibración. En este tipo de energía, se debe hacer contacto entre las partículas vecinas antes de que pueda pasar a lo largo del cuerpo.

2. Convección

energia conveccion

Mientras que, la convección ocurre no solo dentro de un cuerpo sino también entre dos cuerpos puestos en contacto. Si una de las sustancias es un líquido o un gas, entonces el movimiento del fluido seguramente ocurrirá. La transferencia de energía entre una superficie sólida y un líquido o gas en movimiento se llama convección.

3. Radiación

energia radicacion

Este tipo es fundamentalmente diferente de la conducción y la convección en que las sustancias que intercambian calor no necesitan estar en contacto entre sí. De hecho, la transferencia de energía térmica por radiación ocurre entre dos cuerpos a pesar de estar separados por un vacío.

El término radiación generalmente se aplica a todo tipo de fenómenos de ondas electromagnéticas. La ley de Planck en Física establece que: todas las sustancias emiten energía radiante simplemente por tener una temperatura absoluta positiva. Por lo tanto, las temperaturas más altas producen mayores cantidades de energía.

Ejemplos de energía térmica

Cuando se trata de ejemplos de energía térmica, hay infinitos ejemplos. En el hogar, por ejemplo, la mayoría de los objetos exhiben esta energía que es una forma de energía cinética y potencial. También interactuamos con varios casos en nuestra vida diaria. Los siguientes son algunos ejemplos que a menudo encontrarás:

1. Energía solar

La radiación solar (una forma de energía térmica) calienta nuestra atmósfera, por eso se siente calor en la Tierra.

2. Energía geotérmica

Energía geotérmica, que es una forma de energía dentro de la corteza terrestre en calor intenso que fluye continuamente hacia afuera desde lo más profundo de la Tierra. Este calor se origina principalmente en el núcleo. Este calor se genera dentro de la corteza terrestre principalmente a partir de la descomposición de elementos radiactivos presentes en todas las rocas.

La corteza, que tiene un espesor de aproximadamente 5 a 75 km (aproximadamente 3 a 47 millas), aísla la superficie de la tierra del interior caliente, que en el núcleo puede alcanzar temperaturas que oscilan entre 4000 ° C y 7000 ° C (aproximadamente 7200 ° F a 12,600 ° F). Cuando el calor se concentra cerca de la superficie de la Tierra, se puede utilizar como fuente de energía.

3. Energía térmica de los océanos

Las superficies oceánicas y de agua de mar poseen un enorme potencial de almacenamiento de energía térmica, gracias a su exposición directa a los rayos solares durante períodos prolongados. Esta energía se explota utilizando la diferencia entre las temperaturas de las áreas marinas de aguas poco profundas y profundas.

Con la tecnología adecuada, podemos cosechar energía térmica de las aguas oceánicas y marinas para impulsar diversas industrias, maquinaria y aplicaciones para el desarrollo económico. La tecnología utilizada para aprovecharla se conoce generalmente como conversión de energía térmica oceánica (OTEC).

4. Energía de pila de combustible

También podemos aprovechar la energía producida mediante el uso de celdas de combustible. Una pila de combustible genera energía a partir de una reacción química, que tiene lugar en sus electrodos. La reacción entre dos electrodos produce iones o partículas cargadas, que son transportadas por un electrolito.

El calor generado durante este proceso se aprovecha y se utiliza para mejorar la eficiencia energética.

Datos interesantes

  • La energía térmica se mide en julios.
  • Existe una relación entre la energía térmica y la temperatura de un objeto.
  • La energía térmica es un componente de la energía total dentro de un objeto.
  • La energía térmica es más difícil de transformar en otras formas de energía en comparación con otras formas de energía.
  • Los objetos no pueden contener calor. Contienen energía térmica. Esto se debe a que el calor se considera un proceso.
  • Cuando la energía térmica se transmite hacia o desde un objeto, se denomina calor.
  • Necesita una máquina, como un motor, para convertir la energía térmica en otras formas de energía.
  • El calor del sol reemplaza el calor de la Tierra que se pierde en el espacio.
  • La cantidad de energía térmica no depende de la cantidad de trabajo que hace algo. Es diferente a otras formas de energía.
  • James Joule es reconocido como la primera persona en hablar sobre la ganancia y pérdida de calor, pero no fue el primero en usar el término «energía térmica».
  • La temperatura y el calor son dos cosas diferentes. A saber, la temperatura se refiere a cuán frío o caliente es un objeto.
  • El calor se puede transferir de tres maneras: radiación, convección y conducción.
  • Los objetos que permiten que la energía térmica se transmita fácilmente a través de ellos se conocen como conductores. Los metales son un buen ejemplo de conductores.
  • Los objetos que no permiten que la energía térmica se transmita fácilmente a través de ellos se conocen como aislantes. El plástico es un buen ejemplo de aisladores.
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