Тепловая энергия: определение, примеры, способы передачи и принцип работы

Тепловая энергия — форма энергии, возникающая при нагревании вещества. Термин часто используется широко и нестрого. Тепловую энергию также называют теплотой — она возникает, когда повышение температуры заставляет атомы и молекулы двигаться быстрее и сталкиваться чаще.

Статья: определение, примеры, схема, принцип работы, способы передачи тепла, получение тепловой энергии.

Что такое тепловая энергия?

Тепловая энергия — энергия, которой обладает объект или система благодаря движению частиц внутри неё. В широком смысле — способность совершать работу за счет движения частиц. Работа — перемещение объекта под действием силы. Система — набор объектов внутри границы. Поэтому тепловая энергия — способность системы к работе благодаря движению её частиц.

Это вид кинетической энергии (энергии движения), так как обусловлена движением частиц. Тепловая энергия определяет внутреннюю температуру системы, измеряемую термометром (°C или °F). Чем быстрее частицы, тем выше температура.

Тепло — форма энергии, всегда текущая от горячего тела к холодному. Горячее/холодное состояние — температура. Тепловая энергия — энергия внутри системы, отвечающая за её температуру. Тепло — поток тепловой энергии. Термодинамика — раздел физики, изучающий передачу тепла между системами и совершаемую работу.

Примеры тепловой энергии в быту

• Тепло от Солнца на коже
• Чашка горячего шоколада
• Кипячение воды в чайнике — пример тепловой и кинетической энергии
• Выпечка в духовке
• Тепло от обогревателя

Рассмотрим кипячение воды на плите. Нагревательный элемент содержит тепловую энергию. При нагреве внутренняя энергия плиты растет. Тепловая энергия — это молекулы металла ТЭНа. Они невидимы, но движутся. Чем быстрее молекулы, тем больше внутренняя тепловая энергия.

Способы передачи тепла

Тепловая энергия передается тремя основными способами: конвекция, кондукция (теплопроводность), излучение.

Конвекция

Распространен в отоплении домов. Перенос тепла через газы или жидкости. Воздух нагревается, частицы ускоряются, передают энергию более холодным. Горячий воздух менее плотный — поднимается, холодный опускается и втягивается в систему отопления. Круговые течения (конвективные потоки) нагревают помещение.

Кондукция (теплопроводность)

Перенос тепла между соприкасающимися твердыми телами. Пример: сковорода на плите. Холодная сковорода на горячей конфорке — тепло от конфорки к сковороде → нагревание.

Излучение

Тепло распространяется в вакууме (без молекул) в виде электромагнитных волн. Любой предмет, тепло которого чувствуется без контакта, излучает энергию. Солнце — классический пример. В переполненной комнате чувствуете тепло — тела людей излучают инфракрасное излучение.

Заключение

Тепловая энергия (теплота) возникает при повышении температуры, ускоряя движение атомов и молекул. Мы рассмотрели определение, примеры бытовых явлений, три способа передачи тепла: конвекцию, кондукцию и излучение.

Материал полезен? Поделитесь с коллегами и следите за обновлениями!