Ποια είναι η θερμική ενέργεια του συστήματος;

Η θερμική ενέργεια είναι η συνολική κινητική και δυνητική ενέργεια που σχετίζεται με την τυχαία κίνηση των ατόμων και των μορίων σε ένα σύστημα. Πρόκειται για ένα μέτρο της εσωτερικής ενέργειας ενός συστήματος λόγω της θερμοκρασίας του. Η θερμική ενέργεια ενός συστήματος είναι άμεσα ανάλογη με τη θερμοκρασία του και την ποσότητα της ύλης που περιέχει.

Μαθηματικά, η θερμική ενέργεια (ε) ενός συστήματος μπορεί να εκφραστεί ως:

E =mcΔt

όπου:

- M είναι η μάζα του συστήματος σε κιλά (kg)

-C είναι η ειδική θερμική ικανότητα του συστήματος σε joules ανά χιλιόγραμμο-Κέλβιν (j/kg-k)

- Δt είναι η αλλαγή της θερμοκρασίας του συστήματος στο Kelvins (k)

Η ειδική θερμική χωρητικότητα (c) μιας ουσίας αντιπροσωπεύει την ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για την αύξηση της θερμοκρασίας ενός χιλιόγραμμα αυτής της ουσίας από έναν Kelvin. Οι διαφορετικές ουσίες έχουν διαφορετικές ειδικές δυνατότητες θερμότητας, υποδεικνύοντας την ικανότητά τους να αποθηκεύουν θερμική ενέργεια.

Η θερμική ενέργεια ενός συστήματος μπορεί να αυξηθεί με την προσθήκη θερμότητας σε αυτό ή με την εργασία σε αυτό. Αντίθετα, μπορεί να μειωθεί με την απομάκρυνση της θερμότητας από αυτήν ή με την εξαγωγή εργασίας από αυτό.

Η κατανόηση της θερμικής ενέργειας είναι ζωτικής σημασίας στη θερμοδυναμική, στη μεταφορά θερμότητας και σε πολλούς άλλους τομείς της φυσικής και της μηχανικής. Διαδραματίζει σημαντικό ρόλο σε διάφορα φαινόμενα, όπως η αγωγιμότητα θερμότητας, η μεταφορά, η ακτινοβολία και η θερμική επέκταση.