L'energia tèrmica, també coneguda com a energia calorífica, és una forma fonamental d'energia que exerceix un paper crucial en la nostra vida diària i en diverses aplicacions industrials. Es deriva de la calor i es pot convertir en altres formes d'energia, cosa que la fa altament versàtil i valuosa en una varietat de contextos.
En aquest article, explicarem què és l'energia tèrmica, com es produeix, les característiques principals i presentarem una forma per calcular-ne el valor quan hi ha un canvi de temperatura.
Definició, què és l'energia tèrmica?
L'energia tèrmica es defineix com la forma d'energia que posseeix un cos a causa de la seva temperatura. En altres paraules, està relacionada amb la calor continguda en un objecte o substància. Aquesta forma denergia sorigina a causa de lagitació de les partícules que componen la matèria a nivell molecular.
A mesura que les partícules es mouen més ràpid i xoquen entre si, la temperatura de l'objecte augmenta, cosa que augmenta la seva energia tèrmica.
Unitats de mesura
L'energia es mesura a joules (J) segons el sistema internacional. Encara que quan es tracta denergia calorífica també se solen utilitzar les calories (cal).
Com genera l'energia tèrmica?
L'energia tèrmica es produeix en una varietat de formes a la natura ia les activitats humanes.
Algunes de les fonts més comunes de producció denergia tèrmica inclouen:
Combustió de combustibles fòssils
Els combustibles fòssils com el petroli, el gas natural i el carbó es cremen per generar calor i, per tant, energia tèrmica. Aquest procés és àmpliament utilitzat en la generació delectricitat i calefacció a tot el món.
Energia solar
El sol és una font inesgotable denergia tèrmica. Els panells solars absorbeixen la radiació solar i la converteixen en calor, que es pot utilitzar per escalfar aigua o produir electricitat a través de sistemes fotovoltaics.
Energia geotèrmica
L'energia geotèrmica s'obté aprofitant la calor emmagatzemada a l'interior de la Terra. Això s'aconsegueix a través de la perforació de pous geotèrmics i l'extracció de la calor del subsòl per utilitzar-los en la calefacció d'edificis o la generació d'electricitat.
Fonts naturals de calor
A més de les fonts esmentades, l'energia tèrmica també es troba en processos naturals, com els corrents d'aigua calenta en guèisers i deus termals.
Característiques de l'energia tèrmica
L'energia tèrmica és una forma denergia associada a la calor i la temperatura dun objecte o substància. Tot seguit, es presenten algunes de les característiques més importants de l'energia tèrmica:
-
Origen a la temperatura : L'energia tèrmica s'origina a la temperatura d'un objecte o substància. Com més calenta estigui un objecte, més gran serà la seva energia tèrmica. Aquesta energia prové de l‟agitació de les partícules que componen la matèria a nivell molecular.
-
Transferència d'energia L'energia tèrmica es pot transferir d'un objecte a un altre a causa de les diferències de temperatura. La calor flueix d'objectes més calents a objectes més freds fins que arriben a l'equilibri tèrmic, on les temperatures són iguals.
-
Forma d'energia interna L'energia tèrmica és una forma d'energia interna en un sistema. Aquesta energia interna inclou energia cinètica de les partícules en moviment i energia potencial entre les partícules.
-
Convertibilitat L'energia tèrmica es pot convertir en altres formes d'energia. Per exemple, es pot convertir en energia mecànica en un motor tèrmic, en energia elèctrica en una planta denergia tèrmica o en energia lumínica en un llum incandescent.
-
Pèrdua de calor L'energia tèrmica tendeix a perdre's amb el temps a causa de la radiació, la conducció i la convecció tèrmica. És per això que els sistemes i dispositius dissenyats per retenir la calor, com ara l'aïllament en edificis, són importants per conservar l'energia tèrmica.
-
Fonamental per a la vida L'energia tèrmica és essencial per a la vida a la Terra. Els éssers vius en regulen la temperatura corporal utilitzant l'energia tèrmica generada per processos metabòlics. A més, l'energia tèrmica del sol és la font principal que permet l'existència de vida al nostre planeta.
Fórmula de l'energia tèrmica
L'energia tèrmica d'un objecte es calcula utilitzant la fórmula següent:
Energia Tèrmica (Q) = massa (m) × calor específica (c) × canvi de temperatura (ΔT)
On:
- Q és l'energia tèrmica en joules (J).
- m és la massa de l'objecte en quilograms (kg).
- c és la calor específica del material en joules per quilogram per grau Celsius (J/kg·°C) o en joules per gram per grau Celsius (J/g·°C), depenent de la unitat de massa que s'utilitzi.
- ΔT és el canvi de temperatura en graus Celsius (°C).
Aquesta fórmula sutilitza per calcular la quantitat denergia tèrmica necessària per elevar o disminuir la temperatura dun objecte donat un canvi de temperatura específic.
La calor específica és una propietat característica de cada material i representa la quantitat de calor necessària per elevar la temperatura duna unitat de massa del material en un grau Celsius.