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La energía térmica es la energía cinétique de agitación microscopique de un objeto, que es debida en una agitación desordenada de sus moléculas y de sus atomes. La energía térmica es una parte de laenergía interna de un cuerpo. Las transferencias de energía térmica entre cuerpo son llamados transferencias térmicas y juegan un rol esencial en thermodynamique. Alcanzan un equilibrio cuando la temperatura de los cuerpos en contacto es igual.
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Energía y equilibrio térmico
La energía térmica tiene tendencia a repartirse uniformément enel espacio. Este mecanismo natural de equilibrio es un de los mecanismos énoncés en el principio cero de la thermodynamique, que comprende también el equilibrio mécanique (de las presiones se equilibran), y el equilibrio químico (los fluidos se mezclan).
Los mecanismos de reparto de la energía térmica no son :
- Por contacto directo
- La conduction térmica (transferencia de la energía cinétique de las moléculas sin intercambio de materia)
- La convección (intercambio de materia entre fluidas o entre gases)
La disipación de energía térmica por contacto se produce de modo fácil por informe en el tiempo , y se hace siempre del cuerpo el plus caliente (aquel del que la temperatura es la más elevada) hacia el cuerpo el plus frío. Este fenómeno es formalizado en el segundo principio de la thermodynamique y limita las posibilidades de transformar de la energía en trabajo. Ha sido descubierto durante la realización de los primeros motores.
- Al travers del vacío
- Emisión de fotones, por el fenómeno llamado rayonnement del cuerpo negro
Origen quantique
De por su naturaleza, que es el reflejo de una actividad al nivel moléculaire, la energía térmica es profundamente quantique. particular, esta capacidad a transformarse en energía luminosa por el rayonnement del cuerpo negro es un testimonio directo de los cambios de estado de las moléculas y atomes componiendo el objeto. Es un fenómeno que podemos observar diariamente, observando de los braises en un fuego de bosque, o todo simplemente la luz de una bombilla eléctrica.
El estudio preciso del rayonnement del cuerpo negro, y de las leyes que determinan la naturaleza de la luz emitida a conducto a paradojas cuando era hecha con las ecuaciones de la mécanique clásica. Es que busca resolver esta paradoja que Planck introducido la idea que la luz no era emitida de manera continua, pero por paquetes. Esta hipótesis se reveló verdadera y es un de los fundamentos de la mécanique quantique.
Esta propiedad de la materia de rayonner su energía térmica tiene una influencia considerable sobre nuestro medio ambiente. Es por este fenómeno que el sol rayonne una parte de su energía hasta la tierra, que aporta una fuente de energía esencial a las condiciones de existencia de la vida. Además, los organismos vivants han evolucionado para tirar de marchado de las informaciones devueltas disponibles por estos rayos luminosos, elaborando lo œél. Las longitudes de onda luminosa visible para el hombre, por ejemplo, son en torno a la longitud de onda de energía máxima emitida por el rayonnement del cuerpo negro del sol, que se ubica a 500 nm.
Energía térmica y temperatura
Durante la puesta en contacto entre dos cuerpo, un intercambio de energía térmica se produce. El punto de equilibrio es alcanzado cuando ambos cuerpos han alcanzado la misma temperatura. La noción de equilibrio es una noción transitive. Si un cuerpo HA está equilibra con B, y que este cuerpo B es equilibra con un cuerpo C, entonces TIENE y C son también en equilibrio. TIENE, B y C tienen la misma temperatura. Al principio del XX siglo, ha sido juzgado que esta ley, que parece mantener de la mera cordura, merecía de ser formulada como el principio 0 de la thermodynamique.
Aunque difícil a definir formalmente, la temperatura es una noción utilizada en la vida corriente, porque fácil a observar. Para medir la temperatura de un cuerpo, basta de ponerlo en contacto con un termómetro (por ejemplo un termómetro a mercure), y de medir la graduación en el equilibrio térmico.
La capacidad térmica massique de un cuerpo es un valor definido para expresar la cantidad de energía térmica necesaria para aumentar la temperatura de este cuerpo de una grada Celsius. La capacidad térmica massique depende general de la composición del cuerpo y de su temperatura.
Energía térmica y estado de la materia
Proporcionando de la energía térmica en un cuerpo, se puede cambiar el estado, que lo hace pasar por ejemplo delestado sólido en el estado líquido.
A condición de presión dato, estos cambios de estado se hacen siempre a la misma temperatura, para un cuerpo de una composición dada. Es esta propiedad que ha sido utilizado, así como de las consideraciones de origen thermodynamique para definir la escalera de temperatura kelvin, que se basa en los cambios de estado del agua.
Transferencias térmicas
Para calcular la cantidad de energía térmica transferida (Q) en el caso de un cuerpo en fase condensée (líquido o sólido), hace falta multiplicar la masa del cuerpo (m) por su capacidad térmica massique (c) y por la variac. de temperatura entre la temperatura inicial y final del cuerpo (ΔT). Esté:
.
Q Representa entonces la transferencia de energía térmica del cuerpo considerado. En el sistema internacional de unidad, la capacidad térmica massique se expresa kilojoule por kilogramo (kJ/kg), la masa del cuerpo se expresa en kilogramo, la variac. de temperatura se expresa en grada Celsius (°C) o kelvins (K).
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