Fizik, madde ve enerji arasındaki etkileşimin nasıl gerçekleştiği konusunda bize bilgiler verir. Bu iki varlığın incelenmesi derinleştikçe madde ve enerjinin gerçekte aynı madalyonun iki yüzü olduğunu görürsünüz. Modern kuantum alan teorisi ve nükleer fiziğin ortaya koyduğu gibi, enerji ve madde dönüştürülebilir niteliktedir.
Enerji çeşitli şekillerde kendini gösterir ve doğada yaşanan her değişiklik bir enerji değişimidir. Birçok enerji formundan tezahürlerinin en yakından yaşadığı, termal enerjidir.
İçindekiler →
Termal Enerji Nedir?
Her madde atomlardan oluşur ve her atom sürekli bir hareket halindedir. Hiç durmayan bu atomların sürekli salınım hareketi, tüm maddelere yayılan termal enerjiyi oluşturur.
Atom ve moleküllerin kinetik enerjilerinin toplam hareketi, sürekli hareket ettiklerinden dolayı termal enerji olarak bilinir. Termodinamiğe göre, herhangi bir sistemin termal enerjisi, sistemin toplam iç enerjisinin sadece bir parçasıdır.
Sıcaklık, maddenin atomlarının ve moleküllerinin kinetik enerjisinin bir ölçüsüdür.
Maddeler ısı enerjisi aldıklarında, sistemin termal enerjisinde bir artışa neden olarak daha büyük bir gerginlik ve frekansla hareket ederler.
Isı, termal enerji ile aynı değildir. Aksine, maddeden çevreden elde edilen termal enerji, ısı emiliminin bir etkisidir. Eşit olmayan sıcaklıklara sahip iki sistem bir araya geldiğinde, birbirleri ile temas halinde, her ikisi de aynı miktarda termal enerji elde edene kadar devam eden bir ısı transferi gerçekleşir.
İdeal Gaz İçin Isıl Enerji Denklemi
Termodinamik, herhangi bir sistemden ele edilen iş ve enerji çalışmasıdır. Fizikçiler daha karmaşık şeyleri incelemeden önce meselenin daha basit yollarla incelenmesini severler. Gerçek gazlar incelenme açından karmaşık yapıya sahiptirler. Bu nedenle öncelik ideal gazlar olarak bilinenleri atomik kuvvetlere sahip monatomik gazlar olarak çalışırlar.
İdeal bir gaz için termal enerji denklemi;
Termal Enerji (E Termal) = 1/2 N x
M X V2 = 3/2 N k T
N sayısı atom olduğunda, M, her atomun kütlesidir ve bu sistem için ortalama hız karesinin değeri, k, Boltzmann sabitidir, T, gazın toplam sıcaklığıdır.
İlk terim bize termal enerjinin atomların hızının bir işlevi olduğunu söylerken, ikinci terim kinetik enerjisinin ölçüsü olan sistemin sıcaklığına olan bağımlılığı tanımlar.
Termal Enerji Kaynakları
Dünyada birkaç termal enerji kaynağı vardır. Bununla birlikte dünyadaki tüm doğal sisteme yön veren başlıca termal enerji kaynağı Güneş’tir. Güneşin nükleer füzyon yoluyla üretilen termal enerjisi, elektromanyetik dalgalar şeklinde Dünya’ya yayılır.
İkinci bir termal enerji kaynağı, jeotermal enerji denilen enerjiyi sağlayan Dünyanın sıcak çekirdeğidir. Bu iki kaynak dışında, herhangi bir ekzotermik reaksiyonu içeren herhangi bir yanma reaksiyonu, termal enerjidir.
Termal enerji kaynağı olarak güneş enerjisi, sağladığı neredeyse sınırsız enerjiden yararlanmak için giderek daha fazla kullanılmaktadır.
Basit olarak ifade etmek gerekirse, termal enerji, tüm maddeyi oluşturan atomların ve moleküllerin kolektif kinetik enerjisinin makroskopik tezahürüdür.
