Menu

Central nuclear d'Isar, Alemanya

Piscina de combustible nuclear gastat

Turbina d'una central nuclear

Energia tèrmica

Energia tèrmica

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 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.

Transmissió de l'energia tèrmica

L'energia tèrmica 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 de el 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 de el 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.

energia calorífica

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.

Unitat de mesura de l'energia tèrmica

Les unitats per mesurar l'energia tèrmica són les mateixes unitats que s'utilitzen per mesurar energia ja que no deixa de ser una forma d'energia.

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). Una caloria és la quantitat d'energia que es necessita per elevar un grau centígrad un gram d'aigua. Una caloria equival a 4.18 juliols.

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.

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, que entra en ebullició. A partir d'aquesta temperatura tota la calor subministrat 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.

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. D'acord amb el procés físic que ocorre durant la transformació de fase, poden alliberar la calor de fusió, la calor d'evaporació, la calor de sublimació (sublimació), la calor de recristal·lització, etc. Les transformacions de fase ocorren amb un canvi abrupte en l'entropia, que s'acompanya de l'alliberament o absorció de calor, tot i constància de temperatura.

Importància de l'energia tèrmica en l'energia nuclear

En el camp de l'energia nuclear les propietats de l'energia tèrmica són d'una importància vital. Sobretot, en les centrals nuclears i, concretament, dins dels reactors nuclears.

En el procés de la fissió nuclear dels àtoms d'urani s'allibera una gran quantitat d'energia en forma de calor. Gràcies a les propietats comentades anteriorment aquesta energia es pot aprofitar realitzant diferents transformacions energètiques. Hi ha tipus de reactors, per exemple, els reactors d'aigua en ebullició que aprofiten la calor per a realitzar una transformació de fase i obtenir vapor d'un circuit d'aigua secundari. Amb el vapor, posteriorment s'accionarà una turbina de vapor per poder obtenir electricitat.

valoración: 2.9 - votos 14

Referències

Última revisió: 3 de febrer de 2020