A hőenergia (szintén hőenergia vagy hőenergia) az energia megnyilvánulása hő formájában. Minden anyagban a molekulájukat alkotó atomok folyamatos mozgásban vannak, akár mozognak, akár vibrálnak.
A részecskék ezen mozgása azt jelenti, hogy az atomoknak van egy bizonyos mozgási energiája, amelyet hőnek, hőenergiának vagy hőenergiának nevezünk. Bizonyos értelemben a hőenergia a test belső energiája.
A termodinamikai rendszer belső energiája kétféleképpen változtatható meg: a rendszeren végzett munkával és a környezettel való hőcserével. Az energiát, amelyet a test a környezettel való hőcsere során kap vagy elveszít, hőmennyiségnek vagy egyszerűen hőnek nevezzük.
Az energiát Joule-ban (J) mérik a nemzetközi rendszer szerint. Bár a hőenergiáról van szó, gyakran használják a kalóriákat (kal) is.
Hőenergia-átvitel
Az energia ilyen formája háromféle módon továbbítható egyik testből a másikba, a termodinamika törvényeit követve:
- Sugárzási hőátadás.
- Hőenergia-átvitel vezetéssel.
- Hőenergia-átvitel konvekcióval.
A sugárzásból származó hőenergiát elektromágneses hullámok továbbítják. Ez az az út, ahogy a Napból származó hőenergia eljut hozzánk.
Ennek az esetnek a fő példája a termikus napenergia-létesítményekben található, amelyek a napsugárzás előnyeit használják fel a víz melegítésére. Az ezekből a napelemes létesítményekből nyert forró vizet általában fűtésre és használati melegvízként használják.
A hőenergia vezetéssel történő átvitelét akkor tapasztaljuk, amikor a meleg test fizikai kapcsolatban áll egy hűvösebb testtel. Az energia a meleg testből mindig a hideg testbe kerül. Ha mindkét test azonos hőmérsékleten van, nincs energiaátadás. Amikor kezünkkel megérintünk egy jégdarabot, a kezünkből származó hőenergia egy része átkerül a jégre, ezért fázunk.
A hőenergia konvekcióval történő továbbadása akkor következik be, amikor a forró molekulák egyik oldalról a másikra mozognak. Ez a szél esete lenne, amely képes egy bizonyos hőenergiájú molekulákat egyik oldalról a másikra mozgatni.
A fázisváltozások hője
Ha egy test hőenergiát kap, növelje annak hőmérsékletét. Viszont, ha a hőenergiát kifelé adja, akkor lehűl. Ez addig történik, amíg ez a test nem változik fázisban. Vagyis a szilárdból folyadékba, folyadékból gázba és fordítva történő átalakulás során a hőváltozás nem jelenti a hőmérséklet változását, amíg az átalakítás be nem fejeződik.
Az anyag egységnyi tömegének fázisátmenetéhez szükséges energiát a fázisátalakulás fajhőjének nevezzük.
A víz fázisváltozásai
Erre a jelenségre példa figyelhető meg vízzel.
Ha folyékony vízbe hőt juttatnak, az 100 Celsius-fokra emeli a hőmérsékletet. Szóval, forr. Ettől a hőmérséklettől az energiaátadást arra használják, hogy a folyékony állapotot gázra (vízgőz) változtassák.
Ekkor a hőmérséklet állandó marad, amíg az összes víz elpárolog. Amikor minden víz gőz, a hőmérséklet folyamatosan emelkedhet.
Példák a hőenergiára
A hőenergia gyakran más típusú energiához kapcsolódik. Íme néhány példa a hőenergiára:
- Nukleáris energia. Az uránatomok maghasadása során nagy mennyiségű energia szabadul fel hő formájában.
- Kémiai energia. Kémiai reakcióban. Az exoterm reakciók hőt termelnek.
- Elektromos energia. Az elektronok ellenálláson való áthaladása hőt termel.
- Geotermikus energia. Ez a Föld belsejéből származó hő felhasználása.
- Fosszilis tüzelőanyagok. A fosszilis üzemanyagok elégetésében. Autó motorok stb.
Sok ilyen területen ezt az energiát használják fel mechanikai energia előállítására. Vagy potenciális energia.
Hivatkozások
- A klasszikus és statisztikai termodinamika alapelvei (PDF) (hu)
- Hőenergia az Encyclopedia Britanica (en)
Megjelenés dátuma: 2009. december 10
Utolsó áttekintés: 2020. május 16