Termodinàmica.
Transformació de l'energia

Energia tèrmica i combustió.
Efectes de la termodinàmica

Planta d'energia solar
termoelèctrica

Energia tèrmica

Energia tèrmica

L'energia tèrmica és l'energia alliberada en forma de calor. També se li pot cridar energia calorífica. D'una fomra més tècnica podem definir l'energia tèrmica com la part de l'energia interna d'un sistema termodinàmic en equilibri que és proporcional a la seva temperatura absoluta i s'incrementa o disminueix per transferència d'energia.

L'energia tèrmica es pot transformar utilitzant un motor tèrmic (una central termoelèctrica utilitza energia tèrmica per generar electricitat); o en treball mecànic (per exemple, un motor d'automòbil, avió o vaixell).

L'obtenció d'energia tèrmica pot implicar un impacte ambiental. Si l'energia tèrmica s'obté mitjançant determinades fonts d' energia no renovable com per exemple, mitjançant la combustió de combustibles fòssils, o l'energia nuclear, l'impacte mediambiental és negatiu.

Durant la combustió de combustibles fòssils s'allibera diòxid de carboni (CO2) i emissions contaminants. D'altra banda, l'ús de l'energia nuclear també aporta altres inconvenients: aquesta font d'energia genera residus radioactius que han de ser controlats. A més s'han de tenir en compte la utilització de terreny de les plantes generadores d'energia i els riscos de contaminació per accidents en l'ús dels materials implicats, com els vessaments de petroli o de productes petroquímics derivats.

D'altra banda, es pot obtenir energia tèrmica mitjançant fonts d'energia renovable com l'energia solar tèrmica. L'energia solar tèrmica permet captar la radiació solar i convertir-la en energia mitjançant els col·lectors solars.

L'energia calorífica es pot obtenir de diverses formes:

  • Es pot obtenir directament de la natura. Seria el cas de l'energia geotèrmica o l'energia solar tèrmica.
  • Energia generada a partir de l'energia química,
  • Es pot obtenir mitjançant una reacció exotèrmica, com la combustió d'algun combustible fòssil.
  • L'energia tèrmica pot generar-se a trabés d'una reacció d'energia nuclear de fissió o d'energia nuclear de fusió. En partir el nucli d'un àtom s'obté una gran quantitat de calor.
  • Energia generada mitjançant energia elèctrica per efecte Joule o per efecte termoelèctric
  • Energia tèrmica per fregament, com residu d'altres processos mecànics o químics.

Conversió de l'energia tèrmica a altres formes d'energia

L'energia tèrmica o energia calorífica pot esdevenir a altres tipus d'energia. Les principals formes de conversió d'energia són la conversió en energia mecànica i la conversió a energia elèctrica.

Conversió d'energia calorífica en energia mecànica

Energia tèrmica per combustió de combustibles fòssils En escalfar un gas a un volum constant, augmenta l'energia cinètica mitjana de les partícules que el componen. Al mateix moment, el gas escalfat augmenta la pressió sobre les parets del contenidor que les conté. En aquest moment el gas ha adquirit energia potencial, a un nivell macroscòpic, i així pot, eventualment, expandir-se i ser capaç de realitzar un treball mecànic com passa normalment en les màquines tèrmiques com ara motors tèrmics o màquines de vapor.

L'energia potencial adquirida pel gas es deu a l'energia tèrmica que se li subministra. L'adquisició d'energia tèrmica pel gas es confirma pel fet que el gas augmenta la seva temperatura. Si el gas es pot expandir, fa una feina i, per tant, consumeix part de l'energia que ha adquirit i s'ha refredat.

Conversió d'energia calorífica a electricitat

L'energia tèrmica pot transformar-se en altres formes d'energia, per exemple, es transforma en electricitat o energia elèctrica.

Aquesta conversió d'energia tèrmica en energia mecànica es realitza en plantes d'energia termoelèctrica i termonuclear. Les plantes termoelèctrica el gas es calenta mitjançant la combustió de combustibles fòssils (normalment carbó o gas natural). A les plantes termonuclears el gas s'escalfa mitjançant l'ús de l'energia nuclear. També són conegudes com a centrals nuclears. Tots dos tipus de plantes utilitzen el vapor en el procés de conversió energètica.

Un altre tipus de plantes capaces de generar electricitat són les plantes d'energia geotèrmica i en plantes d'energia solar termodinàmica. En aquests casos l'energia tèrmica s'obté de forma natural. En l'energia geotèrmica la calor s'obté de l'interior de la Terra. En l'energia solar tèrmica l'energia calorífica s'obté de la radiació solar.

Obtenció d'energia tèrmica a través de la radiació solar

La radiació solar es pot convertir en energia tèrmica per diferents mètodes. L'energia solar tèrmica aquestes aplicacions. A continuació, 3 exemples: El forn solar, els col·lectors solars i les plantes d'energia solar.

El forn solar és un nombre més gran de miralls, controlats per ordinador d'acord amb el moviment del sol, de manera que els raigs incidents es reflecteixin en el mirall còncau central, que és el punt focal comú. En el punt focal, la temperatura pot pujar 4000 ° C. Aquesta energia tèrmica ja és útil per fondre metalls, escalfar forns o aigua (plantes d'energia solar tèrmica).

Col·lectors solars. Els col·lectors solars són panells d'alumini ennegrits que absorbeixen la radiació solar i la converteixen en calor a través d'un circuit tancat d'aigua. En habitatges unifamiliars en posicions geogràfiques favorables, es pot satisfer el 90% de les necessitats d'aigua calenta (calefacció d'apartaments i piscines, aigua sanitària). En llocs menys càlids, aquesta recuperació d'energia és econòmica només si reemplaça el consum d'electricitat.

Planta d'energia solar: les plantes solars d'energia tèrmica concentren la radiació solar en un punt amb l'ajuda de miralls. En aquest punt es concentra una gran quantitat d'energia tèrmica que s'aprofita per generar vapor. Amb el vapor generat s'accionen turbines convertint l'energia tèrmica en energia mecànica. Les turbines permetran generar electricitat d'una manera semblant a com ho fan les centrals nuclears o les centrals tèrmiques.

Les diferències entre aquests tres tipus de centrals de potència està en el combustible que utilitzen per obtenir energia tèrmica: energia solar, energia nuclear mitjançant la fissió d'àtoms d'urani i la combustió de combustibles fòssils respectivament.

Unitat de mesura de l'energia tèrmica

Les unitats per mesurar l'energia tèrmica són les mateixes unitats que s'utilitzen per mesurar energia ja que no deixa de ser una forma d'energia.

L'energia es mesura en Joules (J) amb el sistema internacional. Encara que quan es tracta d'energia calorífica també se solen utilitzar les calories (calç). Una caloria és la quantitat d'energia que es necessita per elevar un grau centígrad un gram d'aigua. Una caloria equival a 4.18 juliols.

valoración: 2.6 - votos 11

Última revisió: 13 de abril de 2017

Tornar