ऊष्मीय ऊर्जा

कृष्णिका विकिरण के कारण इस तप्त धातुकर्म पर दृश्य प्रकाश में ऊष्मीय विकिरण देखा जा सकता है।

भौतिकी और इंजीनियरिंग में विभिन्न संदर्भों में तापीय ऊर्जा शब्द का प्रयोग शिथिल रूप से किया जाता है। यह कई अलग-अलग अच्छी तरह से परिभाषित भौतिक अवधारणाओं को संदर्भित कर सकता है। इनमें पदार्थ और विकिरण के पिंड की आंतरिक ऊर्जा या तापीय धारिता सम्मिलित है; ऊष्मा, एक प्रकार के ऊर्जा हस्तांतरण के रूप में परिभाषित (जैसा कि कार्य (थर्मोडायनामिक्स) है); और kT (ऊर्जा), $k_{\mathrm {B} }T$, एक ऐसी प्रणाली में जिसे इसके सूक्ष्म कण घटकों (जहाँ $T$ तापमान को दर्शाता है और $k_{\mathrm {B} }$ बोल्ट्जमैन स्थिरांक को दर्शाता है)।

ऊष्मा और आंतरिक ऊर्जा से संबंध

ऊष्मप्रवैगिकी में, ऊष्मप्रवैगिकी कार्य या पदार्थ के हस्तांतरण, जैसे चालन, विकिरण और घर्षण के अतिरिक्त अन्य तंत्रों द्वारा ऊष्मप्रवैगिकी प्रणाली से या उससे स्थानांतरित ऊर्जा है। ऊष्मा का तात्पर्य प्रणालियों के बीच हस्तांतरित मात्रा से है, न कि किसी एक प्रणाली की संपत्ति से, या उसमें समाहित है। दूसरी ओर, आंतरिक ऊर्जा और तापीय धारिता एकल प्रणाली के गुण हैं। ऊष्मा और कार्य उस तरीके पर निर्भर करते हैं जिसमें ऊर्जा का स्थानांतरण होता है, जबकि आंतरिक ऊर्जा एक अवस्था कार्य है और इस प्रकार यह जाने बिना समझा जा सकता है कि ऊर्जा वहां कैसे पहुंची।

मैक्रोस्कोपिक तापीय ऊर्जा

शरीर की आंतरिक ऊर्जा एक ऐसी प्रक्रिया में बदल सकती है जिसमें रासायनिक ऊर्जा को गैर-रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है। ऐसी प्रक्रिया में, थर्मोडायनामिक प्रणाली अपने पर्यावरण पर काम करके या गर्मी के रूप में ऊर्जा प्राप्त या खो कर अपनी आंतरिक ऊर्जा को बदल सकती है। केवल यह कहना काफी स्पष्ट नहीं है कि 'बदला हुआ रासायनिक संभावित ऊर्जा केवल आंतरिक ऊर्जा बन गई है'। चूंकि, यह कहना सुविधाजनक और अधिक स्पष्ट है कि 'रासायनिक संभावित ऊर्जा को तापीय ऊर्जा में बदला हुआ कर दिया गया है'। इस तरह की तापीय ऊर्जा को आंतरिक ऊर्जा या एन्थैल्पी के योगदानकर्ता के रूप में देखा जा सकता है, योगदान को एक प्रक्रिया के रूप में बिना यह सोचे कि योगदान की गई ऊर्जा आंतरिक या एन्थैल्पिक ऊर्जाओं का एक पहचानने योग्य घटक बन गई है। तापीय ऊर्जा को इस प्रकार 'स्थायी भौतिक इकाई' के अतिरिक्त 'प्रक्रिया इकाई' के रूप में माना जाता है। इसे सामान्य पारंपरिक भाषा में अभिक्रिया की मानक एन्थैल्पी | 'प्रतिक्रिया की ऊष्मा' की बात करके व्यक्त किया जाता है।

'तापीय ऊर्जा' शब्द का प्रयोग ऊष्मा प्रवाह द्वारा वहन की जाने वाली ऊर्जा के लिए भी किया जाता है, चूंकि इसे केवल ऊष्मा या ऊष्मा की मात्रा भी कहा जा सकता है।

सूक्ष्म तापीय ऊर्जा

एक आदर्श गैस के एक सांख्यिकीय यांत्रिकी खाते में, जिसमें अणु तात्कालिक टक्करों के बीच स्वतंत्र रूप से चलते हैं, आंतरिक ऊर्जा गैस के स्वतंत्र कणों की गतिज ऊर्जा का कुल योग है, और यह गतिज गति ही स्रोत और प्रभाव है एक प्रणाली की सीमा के पार गर्मी का स्थानांतरण। ऐसी गैस के लिए जिसमें तात्क्षणिक संघट्टों के अतिरिक्त अन्य कणों की अन्योन्यक्रिया नहीं होती है, तापीय ऊर्जा शब्द प्रभावी रूप से आंतरिक ऊर्जा का पर्यायवाची है। कई सांख्यिकीय भौतिकी ग्रंथों में, तापीय ऊर्जा $kT$ (ऊर्जा) को संदर्भित करती है, बोल्ट्ज़मान स्थिरांक और पूर्ण तापमान का गुणनफल, जिसे $k_{\text{B}}T$ इस रूप में भी लिखा जाता है. एक सामग्री में, विशेष रूप से संघनित पदार्थ में, जैसे कि तरल या ठोस, जिसमें घटक कण, जैसे अणु या आयन, एक दूसरे के साथ दृढ़ता से संपर्क करते हैं, इस तरह की बातचीत की ऊर्जा शरीर की आंतरिक ऊर्जा में दृढ़ता से योगदान करती है। लेकिन तापमान में केवल स्पष्ट नहीं हैं।

ऐतिहासिक संदर्भ

1847 में ऑन मैटर, लिविंग फोर्स एंड हीट नामक भाषण में, जेम्स प्रेस्कॉट जौल ने विविध शब्दों की निस्र्पण बताई जो तापीय ऊर्जा और गर्मी से निकटता से संबंधित हैं। उन्होंने अव्यक्त गर्मी और समझदार गर्मी की पहचान गर्मी के रूपों के रूप में की, जिनमें से प्रत्येक अलग-अलग भौतिक घटनाओं को प्रभावित करता है, अर्थात् कणों की संभावित ऊर्जा और गतिज ऊर्जा। उन्होंने अव्यक्त ऊर्जा को कणों के दिए गए विन्यास में परस्पर क्रिया की ऊर्जा के रूप में वर्णित किया, निस्संदेह संभावित ऊर्जा का एक रूप, और तापीय ऊर्जा के कारण थर्मामीटर द्वारा मापे गए तापमान को प्रभावित करने वाली ऊर्जा के रूप में संवेदी ऊष्मा, जिसे उन्होंने जीवित बल कहा।

व्यर्थ, प्रयोगहीन तापीय ऊर्जा

यदि सिस्टम के वातावरण का न्यूनतम तापमान $T_{\text{e}}$ है और सिस्टम की एन्ट्रापी $S$ है, फिर सिस्टम की आंतरिक ऊर्जा का एक हिस्सा $S\cdot T_{\text{e}}$ उपयोगी कार्य में परिवर्तित नहीं किया जा सकता। यह आंतरिक ऊर्जा और हेल्महोल्ट्ज़ मुक्त ऊर्जा के बीच का अंतर है।

थर्मल ऊर्जा परियोजनाएं

ऑस्ट्रेलिया

MGA थर्मल एनर्जी स्टोरेज प्रोजेक्ट, MGA थर्मल की प्रोप्रायटरी मिस्सीबिलिटी गैप अलॉय (MGA) तकनीक का उपयोग करके 0.5 MWth / 5 MWhth प्रदर्शन-स्केल थर्मल एनर्जी स्टोरेज (TES) सिस्टम का डिजाइन, निर्माण और संचालन करेगा।

यह भी देखें

• भूतापीय ऊर्जा
• भूतापीय उर्जा
• गर्मी का हस्तांतरण
• महासागर तापीय ऊर्जा रूपांतरण
• परिमाण के आदेश (तापमान)
• थर्मल बैटरी
• थर्मल ऊर्जा भंडारण