4 març 2025

Energia tèrmica: què és, com funciona i per a què serveix

L'energia tèrmica és una de les formes d'energia que més necessitem al món modern. És present en el nostre dia a dia i exerceix un paper clau en sectors com el transport o el consum domèstic. T'expliquem tot allò necessari per fer-te un expert en aquest tipus d'energia.

URLREPLACE

Enlace copiado

Què és l’energia tèrmica?

Sabies que la potència tèrmica que genera el cos humà és la mateixa que desaprofita una bombeta convencional en forma de calor? Però, què és l’energia tèrmica?

L’energia tèrmica, o energia calòrica, és la responsable de la sensació de calor que experimentem cada dia.

Si parlem d'una forma més tècnica, és l’energia de les partícules d'un objecte degut a dues coses: el seu moviment constant (vibració, girar o moviment) i com estan agrupades, sigui molt juntes en un sòlid o més separades en un líquid o gas.

Com es calcula l’energia tèrmica?

L’energia tèrmica es calcula amb una fórmula que té en compte la massa de l'objecte, la seva capacitat calorífica i la variació de temperatura:

Q = m · c · ΔT

Q és l'energia tèrmica → en joules, J
m és la massa del cos → en kilograms, kg.
c és la capacitat calorífica específica del material → en J/kg·K
ΔT és el canvi de temperatura → en graus Kelvin, K, o Celsius, °C.

Com funciona l’energia tèrmica?

L’energia tèrmica funciona transferint calor d'un cos més calent a un altre de més fred fins que tots dos arriben a la mateixa temperatura. És un procés natural que passa quan hi ha diferència de temperatura.

I com es transfereix la calor? Hi ha tres formes: per conducció, quan passa entre objectes en contacte directe. Per convecció, quan es mou a través de líquids o gasos. I per radiació, quan viatja en forma d'ones, com la llum del sol.

Exemples quotidians de transferència de calor

Conducció: quan una paella metàl·lica s'escalfa al foc parlem de conducció. La calor es transfereix des de la base a la resta de la paella, i es distribueix pel material sòlid. Un altre exemple és quan toquem una tassa de cafè calent, la calor també es transfereix des del líquid a la superfície de la tassa i després a les nostres mans.
Convecció: és comú en situacions com la cocció d'aliments en aigua bullint. La calor es transfereix des del fons de l'olla a l'aigua, fent que pugi mentre l'aigua freda baixa, formant corrents de convecció. També apareix als radiadors de calefacció.
Radiació: un exemple quotidià és la calor que sentim en estar prenent el sol, on la radiació solar transfereix energia tèrmica a la nostra pell sense un medi físic. També es percep en estar prop d'una xemeneia o un calefactor elèctric.

Aquests mecanismes són imprescindibles per entendre com optimitzem el seu ús en aplicacions tecnològiques i domèstiques. I guarda alguna relació amb el sector elèctric? Més del que pensem!

Relació de l’energia tèrmica amb el sector elèctric

L’energia tèrmica té molt a veure amb la generació elèctrica. A les centrals tèrmiques, la calor generada per combustibles fòssils, biomassa o reaccions nuclears es converteix en energia elèctrica mitjançant turbines i generadors.

A més, les centrals de cicle combinat augmenten l'eficiència del procés en aprofitar l'energia tèrmica i els gasos d'escapament.

En aquest context, també destaquen alternatives sostenibles com l’energia solar tèrmica i la geotèrmica, que redueixen la dependència de combustibles.

Central tèrmica de cicle combinat. Font: Fundació Endesa

A l’àmbit domèstic, els panells solars tèrmics aprofiten l’escalfor del sol per escalfar aigua o proporcionar calefacció, disminuint el consum d’energia convencional.

Tipus d'energia tèrmica i el seu origen

L'energia tèrmica es classifica en funció del seu origen i hi ha tres categories segons les seves característiques i la seva generació.

L’energia solar tèrmica aprofita la calor del sol utilitzant panells solars dissenyats per captar i transformar la radiació solar en energia tèrmica. Serveix per a aplicacions com l'escalfament d'aigua o la climatització, ja que utilitza una font renovable i inesgotable.

L’energia geotèrmica, per la seva banda, es basa en la calor que es troba emmagatzemada a l'interior de la Terra. Aquesta font renovable i constant s'aprofita gràcies a sistemes que extreuen aquesta calor des de la profunditat, utilitzant-la per generar electricitat o calor directa per a llars i empreses.

Finalment, l’energia obtinguda per combustió s'aconsegueix en cremar combustibles com el carbó, el gas natural o la biomassa. Tot i que és una de les formes més comunes de generar energia tèrmica, el seu impacte ambiental varia depenent del tipus de combustible emprat. Per exemple, la biomassa, en ser d'origen orgànic i renovable, ofereix una alternativa més sostenible en comparació amb els combustibles fòssils.

Avantatges i futur de l’energia tèrmica

L’energia tèrmica ofereix beneficis, i molts. Es pot generar a partir de fonts renovables i no renovables, és fàcil d'emmagatzemar i és imprescindible per a processos industrials i domèstics. La seva versatilitat la converteix en una peça clau del sistema energètic.

En el futur, els avenços tecnològics permetran optimitzar-ne l'aprofitament. Tecnologies com ara l’emmagatzematge eficient de calor i la integració de fonts renovables prometen reduir les emissions de gasos amb efecte d'hivernacle, assegurant un subministrament energètic més net i segur.