انرژی گرمایی چیست ؟
انرژی حرارتی یا گرمایی به انرژی میگن که در سیستم مسئولیت دمای جسم را به عهده دارد. گرما جریان انرژی گرمایی یا حرارتی است. یک شاخه کامل از فیزیک یعنی ترمودینامیک، به شیوه انتقال گرما بین سیستم‌های مختلف و شیوه انجام کار در این فرآیند می‌پردازد.
این انرژی معمولا به صورت انرژی گرمایی ضعیف است. در اینجا ضعیف به این معنی است که دمای مرتبط با انرژی گرمایی نزدیک به دمای محیط است. انجام کار در یک ساز و کار تنها موقعی امکان‌پذیر است که در آن ساز و کار اختلاف دما وجود دارد به همین علت انرژی گرمایی ضعیف نشان دهنده انتهای جاده انتقال انرژی است و در نهایت انجام کار مفید دیگر امکان‌پذیر نیست. این انرژی در نهایت به عنوان انرژی اتلاف شده به محیط باز می‌گردد.
نوع استفاده از انرژی گرمایی با توجه به منابع موجود و مورد استفاده، نحوه تولید و کارایی آن طبقه بندی می شود. موارد زیر برخی از رایج ترین منابع انرژی گرمایی موجود هستند:
- انرژی گرمایی زیست توده
- انرژی گرمایی خورشیدی
- انرژی گرمایی مکانیکی
- انرژی گرمایی الکتریکی
- سوخت های فسیلی
- انرژی زمین گرمایی
انرژی گرمایی تولید شده توسط این منابع در کاربردهای مختلف خانگی و صنعتی استفاده می شود که در ادامه به بعضی از آن ها اشاره می کنیم:
انرژی گرمایی زیست توده
چوب یکی از منابع مهم زیست توده است و انرژی گرمایی حاصل از سوختن آن فراوان ترین انرژی گرمایی مورد استفاده در کشورهای در حال رشد می باشد، بیش از 2.5 میلیارد نفر در این کشورها به انرژی چوب برای مصارف داخلی و صنعتی خود متکی هستند.
انرژی گرمایی خورشیدی
انرژی گرمایی خورشید یکی از پاک ترین نوع انرژی های پایدار و تجدید پذیر روی کره زمین است که از دو راه گرمایش خورشیدی فعال و گرمایش خورشیدی غیر فعال جمع آوری می شود. این انرژی جمع آوری شده یا به صورت گرمایش خورشیدی غیر فعال ذخیره می شود یا به صورت مکانیکی جمع آوری و توزیع می شود.
انرژی گرمایی مکانیکی
انرژی گرمایی مکانیکی موقعی ایجاد می شود که دو جسم با هم برخورد میکنند و اصطحکاک ایجاد می شود. تولید آتش یکی از نمونه های عالی در تولید انرژی گرمایی مکانیکی است که با درست کردن اصطحکاک مکانیکی در کبریت، جرقه ای ایجاد شده و کبریت روشن می شود.
انرژی گرمایی برقی
انرژی الکتریکی در نتیجه حرکت ذرات باردار اتفاق می افتد و باعث میشود انرژی گرمایی بسیار قدرتمندی ایجاد کند. بنابراین این انرژی به راحتی به انرژی گرمایی تبدیل و در بخش های مختلف استفاده می شود.
انرژی گرمایی زمین
چشمه های جوشان آب گرم و بعضی دیگر منابع انرژی گرمایی زمین انرژی خود را از فعالیت های آتشفشانی می گیرند. این انرژی گرمایی آب گرم یا بخار تولید می کند که در بسیاری موارد از نظر صنعتی و تجاری قابل استفاده می باشد.
زمینه تاریخی
در سخنرانی 1847 با نام (در مورد ماده، نیروی زندگی و حرارت)، جیمز پرشکت ژول موارد مختلف که نزدیک به انرژی حرارتی و گرما است مشخص کرد. او اصطلاحات گرمای پنهان و گرما معقول را به عنوان شکل گرما هر کدام تحت تاثیر پدیده های فیزیکی مشخص، یعنی انرژی بالقوه و جنبشی ذرات قرار داد. او اصطلاحات گرمای پنهان و گرما محسوس را به شکل های گرما که هر کدام بر پدیده های فیزیکی نزدیک به هم، یعنی انرژی بالقوه و جنبشی ذرات تاثیر می گذارد.
انرژی گرمایی چگونه تولید میشود؟
انرژی گرمایی هنگامی تولید میشود که اتم‌ها و مولکول‌های داخل یک ماده سریع‌تر از حالت معمولی حرکت میکنند. این حرکت سریع‌تر به خاطر بالا رفتن دمای ماده ایجاد میشود و باعث تولید گرما میشود. در نهایت هر چه دمای جسمی بالاتر باشد انرژی حرارتی آن نیز بالاتر است.
روش‌های انتقال گرما چیست؟
گرما ازطریق جسمی با دمای بالاتر به جسمی با دمای پایین تر منتقل میشود. انتقال گرما از سه راه صورت می‌گیرد که عبارت است از:
- رسانایی که شامل انتقال انرژی گرمایی از یک جسم به جسم دیگری است که با آن برخورد کرده است.
- انتقال همرفت که در آن انرژی گرمایی توسط یک سیال مانند آب یا هوا منتقل میشود.
- تابش که در این فرآیند انرژی گرمایی توسط امواج الکترومغناطیسی منتقل می‌شوند.
استفاده از انرژی خورشیدی گرمایی
انرژی حرارتی خورشیدی از نظر نحوه استفاده و نوع بهره برداری از آن، به سه دسته تقسیم میشود، که عبارت است از:
- کاربردهای صنعتی
- کاربردهای نیمه‌صنعتی
- کاربردهای خانگی
منابع: