Există mai multe forme de energie, inclusiv următoarele:

  1. Energia potențială este energia pe care un corp o posedă ca o consecință a poziției sale într-un câmp gravitațional (de exemplu, apa din spatele unui baraj).
  2. Energia cinetică este energia pe care un corp o posedă ca o consecință a mișcării sale (de exemplu, vântul suflă peste un generator eolian). Depinde de masa și viteza unui obiect (de exemplu, apă în mișcare versus aer în mișcare).
  3. Energia internă este energia totală (potențială și cinetică) stocată în molecule.
  4. Energia termică (sau termică) este energie cinetică datorată mișcării atomilor și moleculelor. Energia este în curs de a fi transferată de la un obiect la altul datorită diferenței de temperatură a acestora.
  5. Energia radiantă este energia care se propagă prin spațiu sau prin medii materiale sub formă de radiații electromagnetice.

  • Prima lege a termodinamicii afirmă că energia pierdută în timpul unui proces trebuie să fie egală cu energia câștigată în timpul altui proces.

    • Figura 1- Evaporare și condensare

    căldură

    Căldură latentă

      Căldura latentă este energia termică necesară pentru a schimba o substanță dintr-o stare în alta.

    În principiu, există trei stări ale materiei: solidă, lichidă și gazoasă. Diferența dintre ele este modul în care sunt aranjate moleculele. Solidele au molecule strâns împachetate, lichidele sunt încă legate între ele, dar nu suficient de puternice pentru a le împiedica să curgă, iar moleculele de gaz sunt curgătoare libere, deloc legate între ele. Energia este necesară pentru a se schimba de la o stare la alta, deoarece legăturile trebuie să fie slăbite, rupte, strânse sau făcute. Energia trebuie acordată moleculelor dacă legăturile trebuie slăbite sau rupte și luate din molecule dacă trebuie strânse sau realizate.

    Este necesară trecerea energiei din solid în lichid, lichid în gaz (evaporare) sau solid în gaz (sublimare). Energia va fi eliberată pentru a trece de la lichid la solid (fuziune), gaz la lichid (condensare) sau gaz la solid.

    Căldura latentă de evaporare este energia utilizată pentru a schimba lichidul în vapori.

    IMPORTANT: Temperatura nu se schimbă în timpul acestui proces, astfel că căldura adăugată intră direct în schimbarea stării substanței. Sunt necesare aproximativ 600 de calorii de energie pentru fiecare gram de apă la temperatura camerei. Acesta este motivul pentru care te răcorești când ieși din duș. Căldura este preluată din piele pentru a evapora apa de pe corp.

    Evaporarea este un proces de răcire.

    Căldura latentă de condensare este energie eliberată atunci când vaporii de apă se condensează pentru a forma picături de lichid.

    O cantitate identică de calorii (aproximativ 600 cal/g) este eliberată în acest proces, așa cum era necesar în procesul de evaporare. Acesta este un mecanism al modului în care furtunile își mențin intensitatea. Pe măsură ce aerul umed este ridicat și răcit, vaporii de apă se condensează în cele din urmă, ceea ce permite eliberarea unor cantități uriașe de energie de căldură latentă, alimentând furtuna.

    Condensarea este un proces de încălzire.

    Căldura latentă de fuziune descrie atât schimbarea de la solid la lichid, cât și de la lichid la solid.

    De la solid la lichid, sunt necesare aproximativ 80 de calorii pe gram. De la lichid la solid, se eliberează aproximativ 80 cal/g.

    Căldura latentă a sublimării descrie atât schimbarea de la solid la gaz, cât și gazul la solid.

    Sublimarea este rară în comparație cu celelalte schimbări de stare. De la solid la gaz sunt necesare 600 + 80 = 680 calorii pe gram. De la gaz la solid, se eliberează 680 cal/g.

    Figura 2- Conducție, convecție și radiații

    Metode de transfer termic

      Conducția- energia este transferată prin contactul direct al moleculelor, nu prin mișcarea materialului

    Exemplu: punerea mâinii pe un arzător. Cantitatea de energie transferată depinde de cât de conductiv este materialul. Metalele sunt conductori buni, deci sunt folosiți pentru a transfera energia de la aragaz la mâncare în vase și tigăi. Aerul este cel mai bun izolator, astfel încât produsele izolatoare bune încearcă să prindă aerul și să nu-i permită să se miște.

    Convecția - energia este transferată prin mișcarea de masă a grupurilor de molecule, rezultând transportul și amestecarea proprietăților

    Exemplu: ținând mâna peste arzătorul aragazului. În meteorologie, vorbim despre convecție în principal ca fiind cauzată de creșterea curenților de aer cald. Ne referim la toate celelalte mișcări de masă ale aerului ca advecție.

    Radiația - energia este transferată de radiația electromagnetică

    Exemplu: căldură simțită când stai departe de un foc mare într-o noapte calmă. Tot ceea ce are o temperatură peste zero absolut radiază energie. Radiațiile nu sunt „simțite” până când nu sunt absorbite de o substanță. Nu necesită un mediu pentru a transfera energie, la fel ca conducerea și convecția.

    Căldura specifică

    • Căldura specifică este cantitatea de căldură necesară pentru a crește temperatura unui gram dintr-o substanță cu un grad Celsius.

      Căldura specifică a apei este foarte mare în comparație cu alte substanțe, astfel încât apa poate stoca energie mai mult decât majoritatea celorlalte substanțe.

    De exemplu, Golful Mexicului rămâne cald în timpul nopții, când temperatura aerului și a solului scade rapid.

    De ce vara emisferei sudice nu este în general mai caldă decât vara emisferei nordice, chiar dacă Pământul este mai aproape de soare în timpul verii emisferei sudice? Deoarece cea mai mare parte a emisferei sudice este apă, care reglează temperaturile sezoniere.