Les atomes et les molécules qui composent une substance sont constamment en mouvement. Ce mouvement est ce qui donne un matériau sa température: plus les molécules se déplacent sur, plus la température. L'énergie thermique est tout simplement l'énergie possédée par une substance en raison du mouvement de ses atomes ou molécules. Il est important de ne pas confondre avec la chaleur, qui est l'énergie qui est transférée d'un endroit à un autre. L'énergie thermique a longtemps été exploitée par les humains pour la cuisson, le chauffage, la production d'électricité et l'industrie.
Rayonnement, conduction et convection
De la chaleur est défini comme étant l'énergie qui est transférée d'une région à l'autre, toujours à partir d'un écoulement supérieur à une zone de température inférieure. Il peut être transféré par infrarouge rayonnement, une forme de rayonnement électromagnétique avec une gamme de longueurs d'onde qui se situent entre les ondes radio et la lumière visible. Cette interagit avec la matière à provoquer des molécules de se déplacer à des vitesses plus élevées, ce qui est considéré comme une élévation de la température: le matériau devient tiède ou chaude, parce que l'énergie a été transférée de la source du rayonnement de la matière qui absorbe. Par exemple, si un objet si occupé près d'une flamme, il devient chaud due au rayonnement infrarouge de la flamme.
Le transfert peut également se faire par deux autres méthodes. En conduction, le mouvement des molécules dans une région chaude provoque un mouvement accru dans les régions plus froides que les molécules se heurtent l'un l'autre. Par exemple, si une cuillère en métal est maintenu dans une flamme, l'autre extrémité de la cuillère finira par devenir chaud.
Convection implique le déplacement d'une zone de gaz ou de liquide qui est plus chaud que son environnement. Par exemple, le soleil chauffe le sol, ce qui chauffe l'air, qui se déplace alors vers le haut, que l'air chaud est moins dense que le refroidisseur d'air ci-dessus. C'est convection qui anime les systèmes météorologiques de la planète, que l'air chaud des tropiques s'élève et coule vers l'extérieur.
L'énergie thermique et de la Matière
L'énergie thermique peut provoquer un changement dans l'état de la matière. Si les molécules dans un solide accroître leur mouvement suffisamment, il va fondre pour devenir un liquide. Une nouvelle augmentation entraîne le liquide à bouillir et à devenir un gaz, bien que les liquides ont également tendance à s'évaporer à des températures bien inférieures à leurs points d'ébullition, comme certaines molécules seront assez vite pour échapper le liquide. Comme les molécules d'un gaz se déplacent plus rapidement que ceux dans un liquide, un gaz a plus d'énergie. C'est pourquoi la transpiration refroidit les gens vers le bas: en sueur s'évapore, il prend la chaleur du corps.
L'exploitation de l'énergie thermique
L'utilisation de l'énergie thermique, soit directement, soit à produire de l'électricité, a conduit la révolution industrielle. Il a permis à la production à grande échelle de fer et d'acier et produit de la vapeur pour actionner les turbines utilisées pour produire de l'électricité. L'humanité a depuis quelque temps dépend fortement de la combustion de fossiles combustibles, tels que le pétrole, le charbon et le gaz naturel , comme source d'énergie thermique. Les préoccupations concernant la pollution, le changement climatique et la non-renouvelable, cependant, ont suscité beaucoup d'intérêt pour des alternatives.
Une source étant exploitée est l'énergie géothermique. La Terre possède un noyau en fusion, ce qui est pensé pour avoir une température de 5,432-9,032 ° F (3000-5000 ° C).Cette température élevée provient en partie de la chaleur laissés par la formation de la Terre, piégé sous des couches de roche isolante dans la croûte terrestre, et en partie de la désintégration du radioactives éléments. Entre le noyau et l'écorce se trouve l'enveloppe, une zone chaude, semi-liquide, qui entraîne la tectonique des plaques et des éruptions volcaniques. Il existe de nombreux «points chauds» sur la croûte terrestre où cette chaleur est proche de la surface et peut être exploitée de différentes manières.
La chaleur géothermique peut être utilisée soit directement, pour assurer le chauffage des maisons, ou pour produire de l'électricité. Geysers sont une source ready-made de l'eau chaude, mais la plupart des projets géothermiques impliquent des trous de forage et de pompage de l'eau en eux. L'eau est chauffée en dessous de la surface et pompé à nouveau pour fournir de l'énergie. L'énergie géothermique n'est pas, à proprement parler, une énergie renouvelable source, mais il y a un énorme apport de chaleur du noyau qu'elle ne va pas manquer dans un avenir prévisible.
Bien que l'énergie solaire peut être exploitée pour produire de l'électricité directement par panneaux solaires, une autre zone à l'étude est l'énergie solaire thermique . Il s'agit de capter la chaleur du soleil pour fournir de l'énergie ou de l'eau chaude. Ceci peut être utilisé pour le chauffage central dans les foyers, où de l'eau ou un autre fluide, est pompée à travers un récipient qui reçoit la lumière du soleil, augmentant sa température. Sinon, la chaleur du soleil peut être utilisée pour piloter des dispositifs mécaniques qui produisent de l'électricité, ou peut être porté par des miroirs convexes, de manière à fournir de la chaleur pour la cuisson ou autre. Cette idée peut également être adopté sur une plus grande échelle pour faire bouillir l'eau qui entraîne une turbine ou de construire un «four solaire» qui peut atteindre les températures extrêmes nécessaires à certains procédés industriels.
