Energiaátalakítás égés közben; Hallgatói támogatás
Helyzet
Az energia átalakításának elsajátítása mindig is döntő tényező volt az emberiség fejlődésében, és szorosan kapcsolódik a haladás eszméjéhez. A "tűz" elsajátítása óta, amely nem más, mint az üzemanyagokban lévő kémiai energia hőenergiává történő átalakításának elsajátítása a "szél" elsajátításával (a mechanikai energia átalakítása), amíg a kémiai energiák elsajátítják a századi fosszilis tüzelőanyagok, amelyek elektromos energiává történő átalakítással az ipari forradalomhoz vezettek.
Sajnos, ez a növekvő energiaszomj környezetünk mélyreható átalakulásával is együtt járt, az éghajlatváltozással, amelyet már nem lehet tagadni, miközben neves tudósok, például Paul Josef Crutzen kémiai Nobel-díjas bejelentik, hogy még egy új geológiai korszak: az antropocén !
Ezért egyre sürgetőbb ellenőrizni az energia átalakításának módját, olyan energiaforrásokat választani, amelyek minimális hatást gyakorolnak a környezetünkre, gondolkodni kell az energiatárolásról és teljes körű tájékoztatást kell kapni azokról a kérdésekről, amelyek ma az egész emberiséget érintik.
Energiaforrások
Az energiaforrások azok az alapvető források, amelyekből az energia emberi felhasználásra átalakul. Kétféle erőforrás létezik: megújítható és nem megújuló.
Megújuló források olyanok, amelyek nem merítik ki magukat emberi léptékben. Magától értetődik, hogy nem beszélhetünk az univerzum léptékében, mivel tudjuk, hogy a Nap körülbelül ötmilliárd év alatt kimeríti belső energiaforrásait, és ezért nem fog többé energiát szolgáltatni a Föld számára. De ötmilliárd év múlva az emberiség már régen elmúlik, vagy valami mássá válik !
A megújuló energiaforrások közé sorolhatjuk tehát a szél vagy a víz mechanikai energiáját, az altalaj hőenergiáját (geotermikus energia), a Napból sugárzó energiát vagy az élőlények biomasszájában lévő kémiai energiát. Mindezek az energiák átalakíthatók az emberek által felhasználható és szállítható energiává, például elektromos vagy hőenergiává. Ezeket az erőforrásokat úgy gondolják, hogy elég gyorsan megújulnak, hogy "kimeríthetetlenek" legyenek.
Energiaforrások nem megújuló nem újulnak meg, vagy nagyon lassan, emberi léptékben. Beleértve a fosszilis tüzelőanyagok (földgáz, kőolaj) és hasadó üzemanyagok (urán 235), amelyek mind hőenergiává alakulnak át (mielőtt hő- vagy atomerőművekben visszaváltják őket elektromos energiává).
Nagyrészt az energiaforrások felhasználása során ezek a megújuló források gyorsan kimerülnek. Évente például több milliárd tonna olajat fogyasztanak el, miközben keletkezése évmilliókba telt.
A fennmaradó világtartalékok megbecsülése bonyolult, mert a fogyasztás ingadozása nagy. A 2008-as gazdasági világválság drasztikusan csökkentette a fosszilis tüzelőanyagok fogyasztását, míg a háborúk drasztikusan növelték. Kevés új betét található, de az emelkedő árakkal bizonyos erőforrások, például kátrányhomok vagy pala pala kiaknázása nyereségessé válik. Anélkül, hogy ezeket a számokat kőbe vésnék, íme a 2017-es becslések:
| Forrás | A fenntartások időtartama |
| Olaj | 40 év |
| Gáz | 57 éves |
| Szén | 150 év |
| Uránium | 80 éves |
Ezek az adatok a 2010-esével azonos fogyasztást feltételeznek.
Energia kihívások a jövőnk számára
Hosszú távon tehát energiafelhasználásunk jövője a megújuló energiák ellenőrzésétől és átalakulásuk optimalizálásától függ. Ezen energiaforrások felhasználásának javítása azonban bizonyos lényeges kérdések figyelembevételével: szállítás, tárolás, költség és a környezetre gyakorolt hatás.
Az erőforrások, különösen a kövületek és hasadóanyagok, nem oszlanak el egyenletesen a bolygón. Az ezen erőforrásokkal kapcsolatos geopolitikai feszültségek kezelése mellett emlékeztetni kell arra, hogy szállításuk maga is energiát használ fel, és nem mindig nyereséges. Másrészt egyes erőforrások könnyen tárolhatók, mint például a kőolaj, míg egyes energiafajták hosszú távon nem tárolhatók, például az elektromos energia.
Bizonyos energiaforrások üzemeltetésének költsége néha meghaladja az átalakított formában mért energia költségét. Ezután társadalmi és politikai döntés, hogy támogatják-e ezeket az energiaforrásokat, amelynek előnye lehet, hogy csökkentené az éghajlatváltozás hatásait.
Végül bizonyos energiaforrások kiaknázása komoly környezeti vagy egészségügyi problémákat vet fel, például a palagáz, a kátrányhomok kiaknázása vagy a hasadó energiák átalakulása miatt a radioaktív hulladék kezelése.
Kémiai energia
A kémiai energia a kovalens kötések kialakulásához vagy lebomlásához kapcsolódik. Bármilyen kémiai reakció tehát ezt a kémiai energiát fogja játszani azáltal, hogy abszorbeálja vagy felszabadítja. Mint energiát kell biztosítani a kovalens kötések megszakításához, egyes kémiai reakciók több külső energiát (általában hőenergiát) fogyasztanak, mint amennyit felszabadítanak, és fordítva.
A kémiai energiát a tankok amiért kihasználható átalakul más formában. Ezek a víztározók lehetnek természetesek, például kőolaj, földgáz vagy biomassza, vagy emberek alkották, például elemek vagy akkumulátorok. Ez a kémiai energia aztán természetes úton átalakulhat, vagy kiváltható olyan eszközökben, amelyek lehetővé teszik az más formában gyógyuljon meg: termikus, elektromos, sugárzó ... amiről beszélünk energia konverter.
Tehát az emberi test egy energiaátalakító, amely táplálékot fogyaszt annak érdekében, hogy kémiai energiáját mechanikus energiává alakítsa át, amely izmait működni fogja. Ha ezek az ételek növények, akkor ők maguk alakítják a Nap sugárzó energiáját kémiai energiává. Az akkumulátorok szintén energiaátalakítók, amelyek az elektromos energiát kémiai energiává alakítják, hogy tárolják, mielőtt az ellenkezőjét tennék, amikor elektromos energiára van szükség.
Alkánok és alkoholok elégetése
Az alkánok és alkoholok nagyra értékelik az általuk kibocsátott energia nevű kémiai reakció során égés. Ez a reakció magában foglalja a éghető, itt egy alkán vagy alkohol, és a oxidálószer, általában a levegőben jelenlévő oxigén.