Energia termiko: berrikuspenen arteko aldeak
Ezabatutako edukia Gehitutako edukia
t Autoritate kontrola jartzea |
informazioa gehitu |
||
1. lerroa:
'''Energia termikoa''' [[bero]] moduan igorritako [[energia]]ri deritzo. Gorputzetan tenperatura-aldaketak edo [[egoera aldaketa]]k eragin ditzakeen energia.
[[Fitxategi:Castejón (Navarra) - Central térmica de ciclo combinado Elerebro (EDP HC Energía), Grupos I (Castejón 1) y II (Castejón 3) 11.jpg|thumb|kastejongo (Nafarroa) zentral termikoa.]]
Berogailuak energia termikoa igortzen du.
6. lerroa:
[[Erreakzio nuklear]]ra [[Fisio nuklear|fisioa]] edo [[fusio (argipena)|fusioa]] erabiltzen du energia sortzeko. Energia mota honen eragin anbientala aipatu beharra dago; energia sortzeko [[Karbono dioxido|CO2]]-a kanporatzen da kopuru handi batean eta beste emisio batzuk ugariak dira ere. Honekin batera, [[energia nuklear]]rak kezka nabariak sortzen ditu, energia nuklearrak [[hondakin nuklear|hondakin]] mordo bat sortzen ditu eta.
== Sarrera ==
1807an [[Thomas Youngek]] [[energia]] terminoa sortu zuen eta 1852an lord Kelvinek [[termodinamika]]<nowiki/>n erabiltzea proposatu zuen. Rudolph Clausius eta [[William Rankin|William Rankineren]] lanetan agertu ziren lehen aldiz, [[XIX. mendea|XIX]]. mendearen bigarren erdian, eta, denborarekin, garai horretan erabili ohi ziren barruko lana, barne-lana eta energia intrintsekoa terminoak ordezkatu zituen. James Prescott Joulek bero zartatuaren eta [[bero]] sentikorraren definizioak sartuko lituzke.
Energia termikoak [[objektu]] baten barne-energia osoa adierazten du: energia molekular potentzial eta zinetikoaren batura. Tenperatura desberdineko bi objektu kontaktuan jartzen direnean, energia transferitzen da batetik bestera. Adibidez, [[Harrikatz|ikatz]] beroak urdun ontzi batean erortzen uzten badira, energia termikoa ikatzetatik uretara transferituko da sistemak oreka termikoa izeneko baldintza egonkor bat lortu arte.
Termodinamikan, [[sistema]] baten barne energia bezala ere ezagutzen den energia [[termikoa]] bere partikula guztien energia zinetikoen batura da, gehi hauen arteko elkarrekintzako energia potentzial guztien batura.1 Energia zinetikoa eta potentziala energia forma mikroskopikoak dira, hau da, sistema baten egitura molekularrarekin eta jarduera molekularraren mailarekin erlazionatzen dira, eta kanpoko erreferentzia esparruetatik independenteak dira. Barne-energiak ez du barne hartzen [[sistema]]<nowiki/>ren eta ingurunearen arteko elkarrekintzak eragindako energia potentziala; beraz, substantzia baten barne-energiak ez du barne hartzen substantzia horrek bere posizio makroskopikoaren edo
Teoria atomikoaren arabera, energia termikoak azkar mugitzen diren molekulen energia zinetikoa irudikatzen du. Tenperatura igotzea molekulen batez besteko energia zinetikoa handitzeari dagokio. Energia termikoak objektu bat osatzen duten atomo eta molekulen energia irudikatzen duenez, sarritan barne energia deitzen zaio. Ikuspuntu atomikotik, barneko energiak, molekulen energia [[Zinetika kimiko|zinetikoa]] ez ezik, energia potentziala ere har dezake (oro har, izaera elektrikokoa), atomoek molekulen barruan dituzten posizio erlatiboen ondorioz. Maila makroskopikoan, barne-energia indar ez-kontserbatzaileei dagokie, hala nola marruskadurari. [[Maila anitzeko marketin|Maila]] atomikoan, ordea, energia partzialki zinetikoa eta potentziala da, eta dagozkion indarrak kontserbatzaileak dira.
{\displaystyle u} u ikurra erabiltzen da barne-energiarako. Sistemaren egoera aldatzen den bitartean, barne-energia hasierako [[Balio (argipena)|balio]]<nowiki> batetik {\displaystyle u_ {1}} u_ {1}} batera alda daiteke {\displaystyle u_ {2}} u_ {2}}. </nowiki>[[Barne energia|Barne-energia]]<nowiki>ren aldaketa honela adierazten da: {\displaystyle\Delta u = u_ {2} -U_ {1}}\Delta u = u_ {2} -U_ {1}.</nowiki>
Sistema bati {\displaystyle Q} Q bero-kantitate jakin bat gehitzen zaionean eta horrek prozesuan zehar lanik egiten ez duenean (beraz, {\displaystyle W = 0} W = 0), barne-energia {\displaystyle Q} Q kantitate berean handitzen da; hau da, {\displaystyle\Delta u = Q}\Delta u = Q. Honek ez du prozesuan zehar lanik egiten (beraz {\displaystyle W = 0} W = 0), barne energia {\displaystyle Q} Q [[Kantitate|kantitatea]]<nowiki/>n handitzen da; hau da, {\displaystyle\Delta u = -W}\Delta Lana bezainbeste bero-transferentzia badago, zer da barne-energiaren guztizko aldaketa?
U_ {2} -U_ {1} =\Delta u = Q-W (termodinamikaren lehen legea)
Hori honela berregokitu daiteke:
Q=\Delta U+W
Horrek esan nahi du sistema bati beroa gehitzen zaionean {\displaystyle Q} Q, energia agregatu horren zati bat sisteman mantentzen dela, bere barne-energia kopuru batean mugituz {\displaystyle\Delta u}\Delta u; gainontzekoa sistematik ateratzen da bere ingurunearen aurka {\displaystyle W} W lan bat egiten duenean. W eta Q positiboak, negatiboak edo zero izan daitezkeenez, {\displaystyle\Delta u}\Delta u [[positiboa]], negatiboa edo zero izan daiteke hainbat prozesutarako. Termodinamikaren lehen legea energiaren kontserbazioaren printzipioaren orokortze bat da, energiaren transferentzia bero gisa eta lan mekaniko gisa sartzeko.
== Ikuspegi termodinamikoa ==
[[Analisi (argipena)|Analisi]] termodinamikoan, askotan, sistema baten energia osoa osatzen duten energia forma ezberdinetarako bi talde kontuan hartzea baliagarria da: makroskopikoak eta mikroskopikoak. Energia-forma makroskopikoak dira sistema osotasun bat dutenak kanpoko erreferentzia-esparru jakin batekin lotuta, hala nola energia zinetiko eta potentzialekin. Energia-forma mikroskopikoak sistema baten egitura molekularrarekin eta jarduera molekularraren mailarekin erlazionatzen dira, eta kanpoko erreferentzia-esparruetatik independenteak dira. Energia-forma mikroskopiko guztien baturari sistema baten barne-energia deitzen zaio eta {\displaystyle u} U. bidez adierazten da.
Barne-energia hobeto ulertzeko, sistemak maila molekularrean aztertzen dira. [[Gas]] molekulak espazioan abiadura jakin batekin mugitzen dira; beraz, energia zinetiko pixka bat dute. Translazio-energia esaten zaio horri. Molekula poliatomikoen atomoek ardatz batekiko biratzen dute eta errotazio honekin lotutako energia errotazio energia zinetikoa da. Mota honetako molekulen [[Atomo nukleo|atomoek]], euren masa zentro komunarekiko dardara egin lezakete, orduan, "Aldaera" mugimendu honen energia, energia zinetiko bibratorioa izango litzateke. Gasen kasuan, energia zinetikoa batez ere [[translazio]] eta [[errotazio]] mugimenduengatik gertatzen da, non bibrazio mugimendua tenperatura altuetan esanguratsu bihurtzen den. Atomo bateko elektroiek nukleoaren inguruan biratzen dute eta, beraz, errotazio energia zinetikoa dute. Kanpoko orbitetako [[Elektroien garraio katea|elektroiek]] energia zinetiko handiagoak dituzte. [[Partikula (argipena)|Partikula]] hauek ere euren ardatzen inguruan biraka dabiltzanez, mugimendu honekin erlazionatutako energia biraketa-energia da. Atomo baten nukleoan dauden beste partikulek ere biraketa-energia dute. Molekulen energia zinetikoarekin erlazionatutako sistema baten barneko energiaren zatiari energia sentikorra deitzen zaio (edo molekulen energia zinetikoa). [[Molekula|Molekulen]] batez besteko abiadura eta jarduera-maila [[Gas-argiztapen|gasa]]<nowiki/>ren tenperaturarekiko proportzionalak dira; beraz, tenperatura altuagoetan molekulek energia zinetiko altuagoak dituzte eta, ondorioz, sistemak barne-energia altuagoa du. Substantzia baten molekulen arteko lotura-indarrekin, molekula baten barruko atomoen arteko loturarekin eta atomo baten barneko partikulen eta bere nukleoaren arteko loturarekin ere lotzen da barne-energia. Molekulak elkarrekin lotzen dituzten [[Indar|indarrak,]] espero bezala, sendoagoak dira solidoetan, eta ahulagoak gasetan. Solido edo likido baten molekulei energia nahikoa gehitzen bazaie, hauek indar molekularrak garaitu eta banandu egiten dira, substantzia gas bihurtuz; [[Fase (argipena)|fase]] aldaketa prozesu bat da. Energia agregatuaren ondorioz, gas-faseko sistema bat fase solido edo likidokoa baino barne-energia maila altuagoan dago. Sistema baten fasearekin [[Lotura kimiko|lotuta]]<nowiki/>ko barneko energiari energia [[La Tête ailleurs|latentea]] deitzen zaio. Fase-aldaketaren prozesua gerta daiteke sistema baten konposizio kimikoa aldatu gabe. Benetako arazo gehienak kategoria honetan kokatzen dira, eta, beraz, ez da beharrezkoa atomoek molekula batean dituzten lotura-indarrei arreta jartzea. Atomo batek, bere nukleoan, karga positiboa duten neutroiak eta protoiak ditu, bero-fluxuaren indar handien bidez elkarri lotuak, baita bere inguruan orbitatzen modu negatiboan kargatutako elektroiak ere. Molekula bateko lotura atomikoekin lotutako barneko energiari energia kimikoa esaten zaio. [[Erreakzio kimiko|Erreakzio]] kimiko batean, adibidez, errekuntza-prozesu batean, lotura kimiko batzuk suntsitu eta beste batzuk eratu egiten dira, eta, ondorioz, barneko energiak aldaketa bat izaten du. [[Indar]] nuklearrak elektroiak nukleoarekin lotzen dituztenak baino askoz handiagoak dira. Atomoaren nukleoaren barneko lotura indartsuekin lotutako energia kopuru handi honi energia nuklearra deitzen zaio.
== Gas ideal baten barne-energia<ref>{{Erreferentzia|izenburua=Energía térmica|hizkuntza=es|data=2020-04-27|url=https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Energ%C3%ADa_t%C3%A9rmica&oldid=125563458|sartze-data=2020-05-01|encyclopedia=Wikipedia, la enciclopedia libre}}</ref> ==
[[Gas]] ideal baten molekulen {\displaystyle e_ {c} e_ {c} {c} translazio-energia zinetikoa t tenperatura absolutuarekin lotuta dago.
E_{c}=\frac{3}{2}nRT
<nowiki>N gasaren mol kopurua da eta R gasen konstante unibertsala. Translazio-energia hori gasaren barne-energia osoa dela jotzen bada, orduan {\displaystyle u = e_ {c}} u = e_ {c}:</nowiki>
U=\frac{3}{2}nRT
<nowiki>Kasu honetan, gas ideal baten barne-energia bere tenperaturaren eta mol kopuruaren araberakoa da, ez presioaren eta bolumenaren araberakoa. Molekulek, translazio energia zinetikoaz gain, errotazio energia bezalako beste energia mota batzuk badituzte, barne energia aurreko ekuazioak adierazitakoa baino handiagoa izango da. Hala ere, ekipartizioaren teoremaren arabera, edozein askatasun mailarekin lotutako batez besteko energia {\displaystyle {\frac {1} {2}} kT}\frac {1} {2} kT molekula bakoitzeko edo {\displaystyle {\frac {1} {2}} RT}\frac {1} {2} RT mol bakoitzeko izango da. </nowiki>
== Tenperatura, beroa, energia zinetiko makroskopikoa eta barne-energia bereiztea ==
Teoria zinetikoak tenperatura, [[Bero|beroa]] eta barne energia [[argi]] bereiztea ahalbidetzen du. Tenperatura (kelvinean) banakako molekulen energia zinetikoaren batez besteko neurria da. Barneko energia molekulek objektuaren barruan duten energia totalari dagokio. Honela, masa berdineko bi burdin lingote berok tenperatura bera izan dezakete, baina bi [[Lingote|lingotek]] bakar baten barne energiaren bikoitza dute. Beroa [[objektu]] batetik besterako energia-transferentzia da, tenperatura-diferentzia baten ondorioz. Bi objekturen arteko bero-fluxuaren norabidea bere tenperaturaren araberakoa da, ez bakoitzak zenbat energia duen. Horrela, 50 g ur 30 ° C-tan eta 200 g ur 25 ° C-tan elkar ukitzen (edo nahasten) badira, beroa 30 ° C-tan uretatik 25 ° C-tan isurtzen da, nahiz eta [[Ur|ura]]<nowiki/>ren barne energia 25 ° C-tan askoz ere handiagoa izan, energia horren kantitate handiagoa baitago. [[Era]] berean, bereizi egin behar dira objektu baten osotasun baten energia zinetiko makroskopikoa eta haren molekulen energia zinetiko mikroskopikoak, horiek osatzen baitute objektuaren barne-energia. Objektu baten energia zinetikoa, molekulen mugimendu ordenatuarekin lotutako energia forma antolatu bat da, norabide zuzen batean edo ardatz baten inguruan. Aldiz, molekulen energia zinetikoak erabat [[Ausazko aldagai|ausazkoak]] eta oso desantolatuak dira.
== Energia termikoaren transferentzia ==
Hay tres mecanismos fundamentales de transferencia de energía térmica: conducción, convección y radiación.
* Eroatea energia bero-formako transmisioa da, gorputz baten atal batetik gorputz bereko beste atal batera, edo gorputz batetik gorputz horrekin kontaktu fisikoa duen beste gorputz batera, gorputzeko partikulen desplazamendu nabarmenik gabe.
* Konbekzioa [[fluido]], gas edo [[likido]] baten barruan puntu batetik bestera beroa transmititzea da, fluidoaren zati bat beste batekin nahastuz. Konbekzio naturalean, fluidoaren mugimendua tenperatura-desberdintasunen ondoriozko dentsitate-desberdintasunen ondorio da erabat; konbekzio behartuan, mugimendua bitarteko mekanikoen bidez gertatzen da. Behartutako [[abiadura]] [[Erlatibo (argipena)|erlatiboki]] baxua denean, konbekzio libreko faktoreek, tenperatura eta [[Dentsitate (argipena)|dentsitate]] diferentziak kasu, eragin handia izan dezaketela ulertu behar da.
* Erradiazioa energia termikoaren [[Transmisio automatiko|transmisioa]] da [[Gorputz (argipena)|gorputz]] batetik bestera, uhinak espazioan zehar mugituz harekin kontaktuan ez dagoena.
Beroa transmititzeko mekanismo guztietan, gorputz baten hozte-abiadura gorputzaren eta inguratzen duen [[Ingurunea|ingurunearen]] arteko tenperatura-aldearekiko proportzionala da, gutxi gorabehera. Newtonen [[Hozta|hozte]] legea bezala ezagutzen da. Egoera erreal askotan, beroa transferitzeko hiru mekanismoak aldi berean aurkezten dira, horietako batzuk besteak baino gehiago izan daitezkeen arren.
== Ikus, gainera ==
* [[Energia]]
| |||