Energiaátalakító - fizikaiskola
A Tejút családfája
A nanodiamandok teljesen integrált vezérlése
Kicsit közelebb a naphoz
Távolság a csillagoktól
Mitől ragyognak a csillagok
Egyirányú utca az elektronok számára
Új számban talált több száz példányt Newton Philosophiae Naturalis Principia Mathematica-ból
Naprendszerünk kevesebb mint 200 000 év alatt alakult ki
Egészséges a Marson
Energiaátalakító
A Energiaátalakító energiát cserél egy rendszer és a környezet között legalább kétféle energia formájában. Például egy benzinmotor kémiai energiát alakít kinetikus energiává. A nagyszabású energiaátalakító rendszerek, mint például az erőművek, több energiaátalakítóból állnak, amelyek fokozatosan átalakítják az elsődleges energiaformákat műszakilag felhasználható energiaformákká, például elektromos energiává vagy hőenergiává (folyamat és távfűtés).
Energiaátalakítás olyan folyamatkategóriának nevezzük, amelyben az energia legalább két energiaformában cserélődik egy rendszer és a környezet között. A köznyelvi kifejezés különösen hasznos az energia elektromos energiává történő átalakításához is Energiatermelés általános és utal a folyamat után rendelkezésre bocsátott energia formájára (elektromos energia), lásd az áramtermelést.
Alapok
Az energiaátalakításokra a fizikai törvények vonatkoznak. A zárt rendszerek energiája konzervatív mennyiség, ezért sem nem keletkezhet, sem nem pusztulhat el. Ami a technikai felhasználást illeti, az átalakítás hatékonysága döntő jelentőségű, mivel a valós rendszerekben nem lehet az energia egyik formáját 100% -ban másra átalakítani. A többi csatornában mindig vannak veszteségek, főleg fel nem használt hő, azaz hőenergia formájában.
Mindkét energiaforma nem hordozza az entrópiát ideális gondolkodásmódban, így az átalakulási veszteségek, főleg a hő, teljes biztonsággal megakadályozzák az örökmozgást. Az ezzel a hővel társított és a folyamat során keletkező entrópia biztosítja a termodinamika második törvénye által megkövetelt teljes entrópia növekedését a valós folyamatokban.
Példák
Szinte minden technikai és biológiai folyamat összefügg az energia átalakításával. Ezért vannak példák az energia-átalakítókra szinte az összes energia-párra.
Elektromos motor
Az elektromos motor átalakítja az elektromos energiát kinetikus energiává.
Gőzturbina
A gőzturbina elektromos generátort hajt; a hőenergia elektromos energiává alakul. A turbina hőmérséklete T1 szolgáltatott hőt ΔQ1 hordozza az entrópiát ΔS1 = ΔQ1/T1 önmagával. A keletkezett elektromos energia ΔW nincs entrópiája. Ha az összes hő elektromos energiává alakulna, akkor az entrópia az lenne ΔS1 eltűnnek, ami azonban ellentmondana a második törvénynek. A turbina Meg kell tehát pazarló hő ΔQ2 hőmérséklettel T2 adja legalább az entrópiát ΔS1 fárasztó. Az energia vonatkozik: ΔQ1 = ΔW + ΔQ2 és az entrópiához: ΔS2 ≥ ΔS1 ⇔ ΔQ2/T2 ≥ ΔQ1/T1. A második egyenletből következik ΔQ2 ≥ ΔQ1 * T2/T1. Ez a pazarló hőveszteség ΔQ2 a második törvény miatt feltétlenül szükségesek, és adott hőmérsékleten használhatók T1 és T2 semmilyen technikai intézkedés nem éri el őket. A hőmotor hatékonyságának ez a határa olyan elméleti ciklusfolyamatokban valósul meg, mint a Carnot-folyamat. Ezen felül vannak műszaki átalakítási veszteségek.
napenergia
Az átalakítások hatékonysága az átalakítási rendszerben alkalmazható hőmérséklet-különbségekkel (vagy ennek megfelelőivel) együtt növekszik. Például a fotoelektromos effektust egyre inkább használják a fotovoltaikus elemekben. A közvetlen fotoelektromos átalakítással elért hatékonyság még mindig alacsonyabb a hagyományos, kettős termomechanikus-elektromos átalakításnál. Sokkal magasabb hőmérsékleti különbségek fordulnak elő a napenergiát termelő erőművekben, amelyekben például a tükrök által koncentrált sugárzási energiát először abszorpció útján hőenergiává alakítják, majd hagyományosan mechanikai és végül elektromos energiává alakítják át.