Тепловая энергия

редактировать

Энергию, которая измеряется температурой

Тепловое излучение в видимом свете, можно увидеть на этих горячих металлических изделиях.

Тепловая энергия относится к нескольким различным физическим понятиям, таким как внутренняя энергия системы; тепло или явное тепло, которые определяются как типы передачи энергии (как и работа ); или для характеристической энергии степени свободы в тепловой системе $k T {\ displaystyle kT}$ $kT$ , где $T {\ displaystyle T}$ $T$ - температура, а $k {\ displaystyle k}$ $k$ - постоянная Больцмана.

Содержание

1 Отношение к теплу и внутренней энергии
2 Исторический контекст
3 Бесполезная тепловая энергия
4 См. Также
5 Ссылки

Отношение к теплу и внутренней энергии

В термодинамике, тепло - это энергия, передаваемая в термодинамическую систему или из нее посредством механизмов, отличных от термодинамической работы или передачи вещества. Тепло относится к количеству, передаваемому между системами, а не к свойству какой-либо одной системы или «содержащемуся» в ней. С другой стороны, внутренняя энергия - это свойство единой системы. Тепло и работа зависят от способа передачи энергии, в то время как внутренняя энергия является свойством состояния системы и, таким образом, может быть понята, не зная, как энергия туда попала.

В статистическом механическом учете идеального газа, в котором молекулы движутся независимо между мгновенными столкновениями, внутренняя энергия представляет собой сумму кинетических энергий независимых частиц газа, и это кинетическое движение, которое является источником и эффектом передачи тепла через границу системы. Для газа, который не взаимодействует с частицами, за исключением мгновенных столкновений, термин «тепловая энергия» является синонимом «внутренней энергии ». Во многих текстах по статистической физике термин «тепловая энергия» относится к $k T {\ displaystyle kT}$ $kT$ , произведению постоянной Больцмана и абсолютная температура, также записывается как $k BT {\ displaystyle k _ {\ text {B}} T}$ ${\ displaystyle k _ {\ text {B} } T}$ . В материале, особенно в конденсированном веществе, таком как жидкость или твердое тело, в котором составляющие частицы, такие как молекулы или ионы, сильно взаимодействуют друг с другом, энергии таких взаимодействий вносят большой вклад во внутреннюю энергию тела, но проявляются не только в температуре.

Термин «тепловая энергия» также применяется к энергии, переносимой тепловым потоком, хотя ее также можно просто назвать теплотой или количеством тепла.

Исторический контекст

В лекции 1847 года под названием «О материи, живой силе и тепле» Джеймс Прескотт Джоуль охарактеризовал различные термины, которые тесно связаны с тепловой энергией и высокая температура. Он определил термины скрытое тепло и явное тепло как формы тепла, каждая из которых влияет на различные физические явления, а именно на потенциальную и кинетическую энергию частиц соответственно. Он описал скрытую энергию как энергию взаимодействия в данной конфигурации частиц, то есть форму потенциальной энергии, а явное тепло как энергию, влияющую на температуру, измеренную термометром, за счет тепловой энергии, которую он называется живой силой.

Бесполезная тепловая энергия

Если минимальная температура окружающей среды системы составляет $T e {\ displaystyle T _ {\ text {e}}}$ ${\ displaystyle T _ {\ text {e}}}$ и температура системы энтропия равна $S {\ displaystyle S}$ $S$ , тогда часть внутренней энергии системы составляет $S ⋅ T e {\ displaystyle S \ cdot T _ {\ text {e}}}$ ${\ displaystyle S \ cdot T _ {\ text {e} }}$ нельзя превратить в полезную работу. Это разница между внутренней энергией и свободной энергией Гельмгольца.

См. Также

Ссылки