L'energia tèrmica (també energia calòrica o energia calorífica) és la manifestació de l'energia en forma de calor. En tots els materials els àtoms que formen les seves molècules estan en continu moviment ja sigui traslladant o vibrant.
Aquest moviment de les partícules implica que els àtoms tinguin una determinada energia cinètica a la qual nosaltres anomenem calor, energia tèrmica o energia calorífica. En certa manera, l'energia calorífia és l'energia interna d'un cos.
L'energia interna d'un sistema termodinàmic es pot canviar de dues maneres: fent un treball en el sistema i mitjançant l'intercanvi de calor amb el medi ambient. L'energia que el cos rep o perd en el procés d'intercanvi de calor amb el medi ambient es denomina quantitat de calor o simplement calor.
L'energia es mesura en Joules (J) amb el sistema internacional. Encara que quan es tracta d'energia calorífica també se solen utilitzar les calories (calç).
Transmissió de l'energia tèrmica
Aquesta forma d'energia pot transmetre d'un cos a un altre seguint les lleis de la termodinàmica de tres maneres diferents:
- Transmissió de calor per radiació.
- Transmissió d'energia tèrmica per conducció.
- Transmissió d'energia calorífica per convecció.
L'energia tèrmica per radiació es transmet a través d'ones electromagnètiques. És la manera amb què ens arriba l'energia tèrmica provinent del Sol.
El principal exemple d'aquest cas el trobem en les instal·lacions d'energia solar tèrmica, que aprofiten la radiació solar per escalfar aigua. L'aigua calenta que s'obté d'aquestes instal·lacions solars habitualment s'utilitza per a calefacció i per a usar-la com aigua calenta sanitària.
La transmissió de l'energia tèrmica per conducció s'experimenta quan un cos calent està en contacte físic amb un altre cos més fred. L'energia es transmet sempre del cos calent a el cos fred. Si ambdós cossos estan a la mateixa temperatura no hi ha transferència energètica. Quan toquem un tros de gel amb la mà part de l'energia tèrmica de la nostra mà es transfereix a el gel, per això tenim sensació de fred.
La transmissió de l'energia tèrmica per convecció es produeix quan es traslladen les molècules calentes d'un costat a un altre. Seria el cas de vent, capaç de moure molècules amb certa energia calorífica d'un costat a un altre.
La calor en els canvis de fase
Si a un cos se li subministra energia tèrmica augmenti la seva temperatura. En canvi, si cedeix energia calorífica a l'exterior, es refreda. Això succeeix així sempre que, aquest cos no estigui canviant de fase. És de dir, durant la transformació de sòlid a líquid, de líquid a gas i viceversa la variació de calor no implica un canvi de temperatura fins que la transformació estigui completada.
L'energia requerida per a la transició de fase d'una unitat de massa d'una substància s'anomena calor específica de la transformació de fase.
Canvis de fase d'l'aigua
Un exemple d'aquest fenomen el podem observar amb l'aigua.
Si a l'aigua líquida se li subministra calor, aquesta augmenta la temperatura fins arribar als 100 graus Celsius. Llavors, en ebullició. A partir d'aquesta temperatura la transferència d'energia s'utilitza per canviar l'estat líquid a gas (vapor d'aigua).
En aquest moment la temperatura romandrà constant fins que tota l'aigua sigui vapor. Quan tota l'aigua és vapor, la temperatura pot seguir pujant.
Exemples d'energia tèrmica
L'energia calòrica sovint va lligada a altres tipus d'energia. A continuació alguns exemples d'energia calorífica:
- Energia nuclear. En el procés de la fissió nuclear dels àtoms d'urani s'allibera una gran quantitat d'energia en forma de calor.
- Energia química. En una reacció química. Les reaccions exotèrmiques generen calor.
- Energia elèctrica. El pas dels electrons per una resistència generen calor.
- Energia geotèrmica. És l'aprofitament de la calor de l'interior de la Terra.
- Combustibles fòssils. En la combustió de combustibles fòssils. Motors de cotxes, etc.
A la molts d'aquests camps s'utilitza aquesta energia per obtenir energia mecànica. O energia potencial.
