En términos científicos, la energía térmica es la parte de la fuerza interna de un sistema termodinámico en equilibrio que es proporcional a su temperatura. Una definición más sencilla nos indica que corresponde a la energía de todas las partículas que conforman un cuerpo. Los procesos termodinámicos son claros ejemplos en los que se puede observar una disminución y aumento de esta temperatura, conocido también por calor.
La energía termoeléctrica, participa en el procedimiento calorífico que sucede cuando se ponen en contacto dos cuerpos de distintas temperaturas. Esta energía que es trasmitida de un cuerpo a otro con diferentes temperaturas es lo que se denomina como energía térmica.
A la luz de la teoría atómica, este tipo de energía representa energía cinética de moléculas que tienen un movimiento muy acelerado. Por lo que la elevación de la temperatura de un cuerpo corresponde a un incremento de la energía cinética (movimiento).
Fórmula de la energía térmica
Existe una fórmula que puede expresar la energía térmica en un valor por unidad. Pero para entender esta forma primero es necesario ampliar los siguientes conceptos:
Energía interna (U): corresponde a la energía total de las partículas que conforman un cuerpo, esto quiere decir; átomos, moléculas e iones.
Temperatura (T): es una magnitud de la energía cinética que proviene de un cuerpo. Y puede indicar si un cuerpo tiene mayor temperatura si su energía cinética es mayor.
Calor (Q): la energía transferida de cuerpos con diferentes temperaturas.
Ce: Calor especifico
m: unidad de masa que recibe el calor especifico.
Con estas definiciones ya podemos expresar la fórmula para determinar el valor de calor trasferido y encontrar el “Equilibrio Térmico”.
Q = m. Ce. (Tf - Ti)
Tipos de energía térmica
De acuerdo a como es generada, existen dos tipos de potencia térmica, estas son la solar y la geotérmica.
Energía solar térmica
Se genera del aprovechamiento del calor que produce la luz del sol, por lo que también es denominada energía solar. Puede obtenerse también por medio de paneles solares y ser utilizada para la producción energía mecánica y posteriormente convertirse en electricidad.
Este tipo de potencia se utiliza comúnmente para los hogares, ya que un panel de tamaño regular genera la energía suficiente que requiere una casa. Sin embargo, uno de los mayores obstáculos de esta tecnología es el costo de los paneles, aunque una vez instalados su mantenimiento es barato. Por lo que es una opción viable de energía limpia y renovable que también ahorra en facturas de electricidad.
Energía geotérmica
Se refiere aquella que se origina del aprovechamiento del calor interno de la Tierra. Esta forma de energía sigue el mismo principio de la energía solar e hidráulica combinadas. Debido a que el calor que produce la Tierra es absorbida por generadores de energía en una planta geotérmica que produce electricidad.
La potencia geotérmica también es de tipo renovable y se considera limpia. Esta razón la convierte en una alternativa para reducir el uso de energía no renovable que contamina al planeta.
Ejemplos
La potencia calórica suele vincularse con otras formas de energía. A continuación algunos ejemplos:
- Energía nuclear
El proceso que realizan átomos de uranio denominado fisión nuclear produce una liberación de una gran cantidad de energía en forma calórica.
- Energía eléctrica
Cuando los electrones pasan por una resistencia se genera calor
- Energía química
En las reacciones químicas exotérmicas se libera calor.
- Combustibles fósiles
Los motores de automóviles producen una combustión de material fósil que genera calor.
Características
La fuerza calórica tiene varias propiedades que la distingue y relaciona con otras, entre las más notables están:
1. Es una manifestación de la energía interna que poseen los cuerpos y sistemas.
2. Es una parte que compone a cualquier objeto.
3. Dentro de su área de medida se utiliza en Julio.
4. Se puede trasmitir de un cuerpo a otro o de un sistema a otro.
5. Cuando el calor aumenta, la temperatura del cuerpo también se eleva.
6. Guarda estrecha relación con la temperatura.
7. Cuando se transfiere de un cuerpo a otro recibe el nombre de calor.
8. Puede obtenerse de varias fuentes.
9. Tiene la capacidad de convertirse en otras clases de energía.
10. Se propaga rápidamente a través de metales en un proceso llamado conducción.
Aplicaciones
Así como la potencia térmica tiene distintas formas de obtención, también ofrece diferentes aplicaciones, las principales son las siguientes:
Producción de electricidad mediante potencias renovables. Generación de agua caliente para climatizar piscinas de interior y exterior. Calefacción por suelo radiante. Producción de agua caliente sanitaria (ACS) para uso doméstico. Hacer funcionar equipos de refrigeración, refrigeración de edificios (climatización). Uso industrial, como en hornos solares. Desalinización mediante energía solar. Y secaderos de productos agrícolas.
Como la energía solar térmica aprovecha la luz de sol para la obtención del calor, comúnmente se calienta un líquido para poder transportar esta energía. De esta manera se hace más sencillo su traslado al lugar donde se requiera el consumo eléctrico.
¿Cómo se genera electricidad a partir de la potencia solar térmica?
Para generar electricidad se utilizan captadores solares, una tecnología similar a la d las centrales térmicas de carbón o nucleares. Estas centrales hacen uso de combustible para producir vapor a elevadas temperaturas. Una vez que es generado, el vapor impulsa una turbina también de vapor que está conectada mediante un eje a un generador de electricidad.
De este modo se convierte la radiación solar en potencia térmica. Se trata de un sistema para generar electricidad alternativa.
¿En qué consiste el agua caliente sanitaria?
El agua caliente sanitaria (ACS) es el agua utilizadas en las viviendas para ducharse. Como no se requiere que esta agua esté excesivamente caliente se puede elevar su temperatura fácilmente mediante paneles solares en el tejado.
En casas unifamiliares es común ver pequeños paneles solares. La función de estos colectores es la de calentar el agua sanitaria para su posterior uso doméstico o calefacción.
¿Cómo funciona la calefacción por suelo radiante?
Consiste en un sistema que va colocado por debajo de una vivienda, instalando un circuito cerrado de tuberías. Por el cual se hace circular agua caliente a modo de calefacción.
Este sistema puede distribuir la temperatura de forma uniforme, sin necesitar que el fluido tenga una temperatura elevada.