انرژی گرمایی
انرژی گرمایی چیست ؟
انرژی حرارتی یا گرمایی به انرژی موجود در سیستم گفته می‌شود که مسئول دمای جسم است. گرما جریان انرژی گرمایی یا حرارتی است. یک شاخه کامل از فیزیک یعنی ترمودینامیک، به نحوه انتقال گرما بین سیستم‌های مختلف و نحوه انجام کار در این فرآیند می‌پردازد.
این انرژی معمولاً به صورت انرژی گرمایی سطح پایین است. در اینجا سطح پایین به این معنی است که دمای مرتبط با انرژی گرمایی نزدیک به دمای محیط است. انجام کار در یک سیستم تنها زمانی امکان‌پذیر است که در آن سیستم اختلاف دما وجود داشته باشد بنابراین انرژی گرمایی سطح پایین نشان دهنده انتهای جاده انتقال انرژی است و در نتیجه 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 مورد استفاده، نحوه تولید و کاربردهای 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 تعدادی از آن ها اشاره می کنیم:
انرژی گرمایی زیست توده
چوب یکی از منابع زیست توده است و انرژی گرمایی حاصل از آن فراوان ترین انرژی گرمایی مورد استفاده در کشورهای در حال توسعه می باشد، گفته شده 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 خورشیدی یکی از پاک ترین انرژی های پایدار و تجدید پذیر روی کره زمین است که از دو طریق 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 زمانی ایجاد می شود که دو جسم با هم تماس پیدا کرده و اصطحکاک ایجاد می شود.
تولید آتش یکی از نمونه های عالی از تولید انرژی گرمایی مکانیکی است که با ایجاد 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 می تواند 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 آب گرم و 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 عنوان "در مورد ماده، نیروی زندگی و حرارت"، جیمز پرشکت ژول شرایط 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 تأثیر پدیده های فیزیکی مشخص، یعنی انرژی بالقوه و جنبشی ذرات قرار داد. او اصطلاحات گرمای پنهان و گرما محسوس را به عنوان شکل های گرما که هر کدام بر پدیده های فیزیکی متمایز، یعنی انرژی بالقوه و جنبشی ذرات تاثیر می گذارد.
انرژی گرمایی چگونه تولید می‌شود؟
انرژی گرمایی زمانی تولید می‌شود که اتم‌ها و مولکول‌های درون یک ماده سریع‌تر از حالت معمول حرکت می‌کنند. این حرکت سریع‌تر به دلیل بالا رفتن دمای ماده ایجاد می‌شود و سبب تولید گرما می‌شود. در نتیجه هر چه دمای جسمی بالاتر باشد انرژی حرارتی آن نیز بالاتر است.
روش‌های انتقال گرما چیست؟
گرما همواره از جسم با دمای بالاتر به جسم با دمای پایین تر منتقل می‌شود. انتقال گرما از سه روش صورت می‌گیرد که عبارتند از:
- رسانش که شامل انتقال انرژی گرمایی از یک جسم به جسم دیگری است که با آن در تماس 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 نوع استفاده و نحوه‌ی بهره‌برداری از آن، به سه دسته تقسیم می‌گردد، که عبارت است از:
- کاربردهای صنعتی
- کاربردهای نیمه‌صنعتی
- کاربردهای خانگی
منابع:
