Thermodynamik.
Energieumwandlung

I Verbrennung thermische Energie.
Auswirkungen der Thermodynamik

Solarkraftwerk
Thermo

Wärmeenergie

Wärmeenergie

Wärmeenergie ist die Energie, die in Form von Wärme freigesetzt wird. Man kann es auch als Wärmeenergie bezeichnen. Technisch gesehen können wir thermische Energie als Teil der inneren Energie eines thermodynamischen Systems im Gleichgewicht definieren, das proportional zu seiner absoluten Temperatur ist und durch Energieübertragung erhöht oder verringert wird.

Die thermische Energie kann mit einem thermischen Motor umgewandelt werden (ein thermoelektrisches Kraftwerk verwendet thermische Energie zur Stromerzeugung). oder in mechanischer Arbeit (zum Beispiel ein Auto, ein Flugzeug oder ein Schiffsmotor).

Die Gewinnung von Wärmeenergie kann Auswirkungen auf die Umwelt haben. Wird Wärmeenergie aus bestimmten Quellen nicht erneuerbarer Energie gewonnen, beispielsweise durch Verbrennung fossiler Brennstoffe oder Kernenergie, sind die Auswirkungen auf die Umwelt negativ.

Bei der Verbrennung von fossilen Brennstoffen Kohlendioxid (CO2) -Emissionen und freigegeben wird. Darüber hinaus bringt die Nutzung der Kernenergie auch andere Nachteile: die Energiequelle erzeugt radioaktive Abfälle, die kontrolliert werden müssen. die Nutzung von Flächen für Kraftwerke und Risiken der Umweltverschmutzung Unfälle bei der Verwendung der beteiligten Materialien, wie Ölverschmutzungen oder petrochemischen Produkten müssen ebenfalls berücksichtigt werden.

Andererseits kann thermische Energie durch erneuerbare Energiequellen wie Solarthermie gewonnen werden. Solarthermie kann Sonnenstrahlung einfangen und durch Sonnenkollektoren in Energie umwandeln.

Wärmeenergie kann auf verschiedene Arten erhalten werden:

  • Kann direkt aus der Natur bezogen werden. Dies wäre der Fall von Geothermie oder Solarthermie.
  • Energie aus chemischer Energie erzeugt
  • Es kann durch eine exotherme Reaktion wie die Verbrennung einiger fossiler Brennstoffe erhalten werden.
  • Wärmeenergie kann durch eine Reaktion aus Kernspaltung oder Kernfusionsenergie erzeugt werden. Durch die Aufspaltung des Atomkerns erhält man eine große Wärmemenge.
  • Energie, die durch elektrische Energie durch Joule-Effekt oder durch thermoelektrischen Effekt erzeugt wird
  • Wärmeenergie durch Reibung als Rest anderer mechanischer oder chemischer Prozesse.

Umwandlung von Wärmeenergie in andere Energieformen

Wärmeenergie oder Wärmeenergie kann in andere Energiearten umgewandelt werden. Die Hauptformen der Energieumwandlung sind die Umwandlung in mechanische Energie und die Umwandlung in elektrische Energie.

Umwandlung von Wärmeenergie in mechanische Energie

Das Erhitzen eines Gases auf ein konstantes Volumen erhöht die durchschnittliche kinetische Energie der Partikel, aus denen es besteht. Gleichzeitig erhöht das erhitzte Gas den Druck an den Wänden des Behälters, in dem sich die Behälter befinden. In diesem Moment hat das Gas auf makroskopischer Ebene potentielle Energie erhalten und kann sich somit schließlich ausdehnen und in der Lage sein, mechanische Arbeit auszuführen, wie dies bei thermischen Maschinen wie thermischen Maschinen oder Dampfmaschinen üblich ist.

 

Die potentielle Energie, die das Gas erhält, ist auf die ihm zugeführte thermische Energie zurückzuführen. Die Gewinnung von Wärmeenergie durch das Gas wird dadurch bestätigt, dass das Gas seine Temperatur erhöht. Wenn sich das Gas ausdehnen kann, erledigt es seine Arbeit und verbraucht daher einen Teil der Energie, die es erworben und abgekühlt hat.

Umwandlung von Wärmeenergie in Elektrizität

Wärmeenergie kann in andere Energieformen umgewandelt werden, zum Beispiel in elektrische Energie oder elektrische Energie.

Diese Umwandlung von Wärmeenergie in mechanische Energie wird in thermoelektrischen und thermonuklearen Kraftwerken durchgeführt. Das thermoelektrische Anlagengas wird durch Verbrennung fossiler Brennstoffe (meist Kohle oder Erdgas) erhitzt. In thermonuklearen Anlagen wird das Gas durch die Nutzung von Kernenergie erhitzt. Sie werden auch als Kernkraftwerke bezeichnet. Beide Anlagentypen verwenden Dampf bei der Energieumwandlung.

Eine andere Art von Anlagen, die Strom erzeugen können, sind Geothermiekraftwerke und thermodynamische Solarkraftwerke. In diesen Fällen wird die Wärmeenergie auf natürliche Weise gewonnen. Bei der Geothermie wird Wärme aus dem Erdinneren gewonnen. In der thermischen Solarenergie wird die Wärmeenergie aus Sonnenstrahlung gewonnen.

Gewinnung von Wärmeenergie durch Sonnenstrahlung

Sonneneinstrahlung kann durch verschiedene Methoden in thermische Energie umgewandelt werden. Solarthermie diese Anwendungen. Nachfolgend 3 Beispiele: Der Solarofen, Solarkollektoren und Solarkraftwerke.

Der Solarofen ist eine größere Anzahl von Spiegeln, die vom Computer entsprechend der Bewegung der Sonne gesteuert werden, so dass die einfallenden Strahlen in dem zentralen Hohlspiegel reflektiert werden, der der gemeinsame Brennpunkt ist. Im Brennpunkt kann die Temperatur auf 4000 ° C steigen. Diese Wärmeenergie eignet sich bereits zum Schmelzen von Metallen, Heizöfen oder Wasser ( solarthermische Kraftwerke).

Sonnenkollektoren Die Sonnenkollektoren bestehen aus geschwärzten Aluminiumplatten, die Sonnenstrahlung absorbieren und durch einen geschlossenen Wasserkreislauf in Wärme umwandeln. In Einfamilienhäusern in günstigen geographischen Lagen können 90% des Warmwasserbedarfs gedeckt werden (Heizung von Wohnungen und Schwimmbädern, Sanitärwasser). An weniger warmen Orten ist die Energierückgewinnung nur dann wirtschaftlich, wenn sie den Stromverbrauch ersetzt.

 

Solarkraftwerk: Solarthermische Kraftwerke konzentrieren die Sonnenstrahlung mit Hilfe von Spiegeln punktuell. An diesem Punkt konzentriert sich eine große Menge an Wärmeenergie, die zur Erzeugung von Dampf verwendet wird. Turbinen werden mit dem erzeugten Dampf aktiviert und wandeln thermische Energie in mechanische Energie um. Turbinen erzeugen Strom auf ähnliche Weise wie Kernkraftwerke oder Wärmekraftwerke.

Die Unterschiede zwischen diesen drei Kraftwerkstypen bestehen in dem Brennstoff, den sie zur Gewinnung von Wärmeenergie verwenden: Solarenergie, Kernenergie durch Abspaltung von Uranatomen bzw. Verbrennung fossiler Brennstoffe.

Wärmeenergiemesseinheit

Die Einheiten zur Messung der Wärmeenergie sind die gleichen Einheiten, die zur Energiemessung verwendet werden, da sie immer noch eine Form von Energie sind.

Die Energie wird in Joule (J) nach dem internationalen System gemessen. Wenn es um Kalorien geht, werden auch Kalorien verwendet (Kalk). Eine Kalorie ist die Menge an Energie, die benötigt wird, um ein Gramm Wasser zu erhöhen. Eine Kalorie entspricht 4,18 Joule.

 

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Geändert am: 13. April 2017

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