Panells d'energia
solar fotovoltaica

Instal·lació d'energia solar tèrmica

Planta d'energia solar
termoelèctrica

Energia cinètica

Energia cinètica

L'energia cinètica o energia de moviment és una forma d'energia que té un cos en moviment a causa de la inèrcia de massa. En marcs de referència no relativistes, l'energia cinètica és directament proporcional a la massa i el quadrat de la velocitat. És el mateix que la feina que es necessita fer perquè el cos passi de l'estat de repòs a la condició en què es troba.

En la mecànica clàssica fem les següents consideracions:

  • Un cos amb massa m que es mou a una velocitat v té una energia cinètica Ec = (m · v2 ) / 2.
  • Si el cos també pateix una rotació al voltant del centre de massa, tindrà una energia cinètica com a resultat d'aquesta rotació. Ec = (I · w 2 ) / 2. En l'equació anterior I és la inèrcia del cos i w és la velocitat angular.
  • Amb un moviment general, el teorema de König és aplicable, i l'energia cinètica total és la suma de les energies cinètiques de tots dos moviments.

Conversió d'energia

L'energia cinètica total d'un sistema pot, per exemple, canviar en convertir a energia potencial oa partir d'ella, en convertir energia química en un motor de combustió interna, inclòs un motor de coet i en disparar un projectil, ia la calor o energia tèrmica, en cas de fricció o col·lisió.

La velocitat, i per tant també l'energia cinètica, depèn del sistema inercial triat. L'energia cinètica total d'un sistema és menor quan el centre de massa d'aquest sistema està en repòs. En altres casos, s'agrega l'energia cinètica que correspon al moviment de la massa total a la velocitat del centre de massa. La velocitat del centre de massa d'un sistema tancat roman constant a causa de la llei de conservació del moment. Els canvis en l'energia cinètica total del sistema com en els exemples anteriors per tant depenen no en el marc d'inèrcia, però els canvis en les parts del sistema fan.

Per exemple, si dos cossos s'atrauen entre si i la seva separació es fa més petita, l'energia potencial es converteix en energia cinètica. Depenent del sistema inercial, aquest augment d'energia cinètica augmenta de diferent manera a cada un dels dos cossos. Fins i tot, l'energia cinètica d'un cos pot disminuir, augmentant l'energia de l'altre.

De manera similar, si un coet converteix l'energia química en energia cinètica, llavors depèn de la velocitat del coet (i per tant del sistema inercial) en quina mesura aquest augment en l'energia cinètica total beneficia el coet i en quina mesura la massa de reacció i l'energia cinètica del coet pot fins i tot disminuir, augmentant la massa de reacció, o viceversa. Amb un dau, en el cas d'una col·lisió central completament elàstica, l'energia cinètica transmesa depèn del sistema inercial de la següent manera: aquesta energia és proporcional a la velocitat del centre de massa dels objectes en col·lisió.

Energia de translació cinètica

L'energia de translació cinètica total de dos cossos en relació amb el centre de massa es pot calcular sobre la base de la massa reduïda i la velocitat mútua, consulteu el problema de dos cossos. La distribució d'aquesta energia entre els dos cossos és inversament proporcional a la massa. Per exemple, amb el sistema d'un automòbil en moviment i la resta de la Terra, l'energia cinètica de la resta de la Terra amb prou feines canvia amb els canvis de velocitat de l'automòbil, tot i que l'impuls sempre canvia en la mateixa mesura que l'automòbil.

En el cas d'un problema de tres cossos amb el Sol, la Terra i una càpsula espacial, l'energia cinètica del Sol en relació amb el centre de massa de la totalitat dels tres cossos també és insignificant. Els canvis en l'energia cinètica de la Terra a través de la interacció amb la càpsula ara no són menyspreables en relació amb l'energia cinètica de la càpsula, veure també la taxa d'escapament.

L'energia cinètica en les molècules

L'energia de translació cinètica total de les molècules locals és la suma de, d'una banda, l'energia cinètica corresponent al moviment de la massa total d'aquestes molècules a la velocitat del seu centre de massa (és a dir, el moviment macroscòpic) i, d'altra banda, l'energia de translació cinètica relativa a centre de massa. Aquest últim està relacionat amb la temperatura a la ubicació corresponent.

Amb un gas ideal, l'energia de translació cinètica relativa al centre de massa és un total de 3/2 vegades la pressió multiplicada pel volum i proporcional a la temperatura, és a dir, 12,47 J per mol per Kelvin. Aquest últim és 3/2 vegades la constant de gas, i en les molècules d'un sol àtom és igual a la calor específica a volum constant. Amb les molècules de diversos àtoms, hi ha una altra energia que augmenta amb la temperatura, és a dir, la de la rotació i la vibració de les molècules, de manera que la calor específica és més gran.

A la mateixa temperatura (i en particular també en una barreja de gasos), les molècules pesades tenen de mitjana la mateixa energia de traducció cinètica que la llum (teoria de la equipartició); Per tant, tenen una velocitat més baixa.

valoración: 3 - votos 1

Última revisió: 8 de maig de 2019

Tornar