Che cos'è la scienza termica?
La scienza termica è una branca della ricerca scientifica che si occupa specificamente di calore ed energia, attraverso la termodinamica e il trasferimento di calore. La scienza termica viene utilizzata in molte applicazioni pratiche, come i sistemi di riscaldamento, la generazione di energia e anche sperimentalmente. La scienza termica è generalmente considerata una branca dell'ingegneria, perché nelle applicazioni pratiche viene utilizzata più frequentemente dagli ingegneri che stanno tentando di progettare sistemi di riscaldamento e generazione di energia più sicuri ed efficienti.
La scienza termica guarda innanzitutto alla termodinamica, che è una branca della fisica che incorpora diverse variabili e il modo in cui interagiscono per formare calore o energia. La termodinamica esamina l'interazione di temperatura, pressione e volume all'interno di un sistema per creare calore, energia o entrambi. La metamorfosi dell'energia nella ricerca del potere e del calore è al centro della termodinamica, che si riferisce all'uscita energetica di un dispositivo come "lavoro", la forza necessaria per muovere un oggetto. La termodinamica è regolata da diverse regole, così come la maggior parte delle discipline scientifiche.
La prima regola è che non è possibile estrarre più energia da un sistema di quanto venga immesso, poiché l'energia può essere convertita solo in una nuova forma, non creata o distrutta. Il secondo è che tutte le macchine perderanno efficienza tra energia in ingresso e in uscita in un processo chiamato entropia, dove l'energia viene effettivamente persa. Queste regole regolano i sistemi di conversione dell'energia dalle dighe idroelettriche al motore a benzina e sono una parte cruciale della termodinamica.
La scienza termica è un tentativo di bilanciare il trasferimento di calore e le leggi della termodinamica nel tentativo di emergere quando si genera energia. La scienza termica incorpora diverse discipline scientifiche, tutte legate all'energia, poiché scienziati e ingegneri lavorano insieme per utilizzare l'energia termica in modo più efficiente. La scienza termica esamina nuovi modi per estrarre il calore, isolare l'energia e utilizzarla nel modo più pratico possibile.
Gli studenti di scienze termiche sono interessati a esplorare modalità alternative di raccolta dell'energia, nonché a massimizzare la sicurezza umana intorno ai sistemi di conversione dell'energia. Quando la scienza termica viene utilizzata in un'applicazione pratica, gli ingegneri osservano le proprietà di trasferimento del calore di oggetti o sistemi energetici, oltre a cercare di determinare quale sia l'equilibrio generale di energia all'interno di un sistema. Inoltre, gli ingegneri esaminano i principi della termodinamica, che includono reazioni chimiche e fisiche oltre alle leggi primarie.
Se usati teoricamente, i fisici che si concentrano sulla scienza termica sono interessati ad esplorare come viene convertita l'elettricità e come possono essere migliorati i sistemi per la conversione dell'energia. Lo studio della scienza termica a livello teorico ha portato all'introduzione di numerosi dispositivi per il risparmio energetico, nonché ad aumenti di efficienza e sicurezza. In entrambi i casi, la scienza termica sta esaminando le interazioni fondamentali tra i processi fisici e chimici e il risultato.