1. Värmemotorer:
* Den grundläggande principen: Dessa motorer omvandlar termisk energi från en hög temperaturkälla (som brinnande bränsle) till mekanisk energi. De arbetar genom att utnyttja utvidgningen av en arbetsvätska (som ånga eller luft) när den värms upp.
* Exempel:
* ångmotorer: Används i tidiga lok och kraftverk använder dessa motorer utvidgningen av ånga för att driva kolvar och generera kraft.
* Internal förbränningsmotorer (ICE): Dessa motorer finns i bilar och andra fordon och bränner bränsle direkt i en cylinder, vilket orsakar utvidgningen av gaser som skjuter kolvar.
* gasturbiner: Dessa motorer används i kraftverk och flygplan och använder utvidgningen av varm luft för att snurra en turbin och generera kraft.
2. Termoelektriska generatorer:
* Den grundläggande principen: Dessa enheter omvandlar värme direkt till el med Seebeck -effekten. Denna effekt uppstår när olika temperaturer appliceras på korsningar av olika material, vilket skapar en spänning.
* Exempel:
* Återvinning av avfallsvärme: Termoelektriska generatorer kan användas för att fånga avfallsvärme från industriella processer och omvandla det till el.
* Strömning av fjärrsensorer: Små termoelektriska generatorer kan användas för att driva sensorer på avlägsna platser där el inte är tillgängligt, till exempel vid väderövervakning.
3. Solvärmekraftverk:
* Den grundläggande principen: Dessa växter använder speglar för att fokusera solljus på en mottagare och värma en arbetsvätska. Den heta vätskan används sedan för att driva en turbin och generera el.
* Exempel:
* Koncentrerad solenergi (CSP): Denna typ av termiskt kraftverk av solen använder speglar för att koncentrera solljus på ett torn och värma en vätska som smält salt. Det heta saltet används sedan för att producera ånga och driva en turbin.
4. Andra applikationer:
* kylning och luftkonditionering: Värmepumpar och kylskåp använder termisk energi för att överföra värme från en plats till en annan. De fungerar genom att använda ett köldmedium som absorberar värme vid en låg temperatur och frigör den vid en högre temperatur.
* Industriella processer: Värme används i många industriella processer, såsom smältning, svetsning och torkning.
Nyckelkoncept att förstå:
* Värmeöverföring: Termisk energi överförs genom ledning, konvektion och strålning.
* Termodynamik: Termodynamikens lagar styr hur termisk energi omvandlas till andra former av energi, såsom mekanisk energi.
* Effektivitet: Maskiner som omvandlar termisk energi till andra former av energi är inte 100% effektiva; Viss energi går alltid förlorad som avfallsvärme.
Sammantaget är utnyttjande av termisk energi avgörande för många tekniker, från transport till kraftproduktion till industriella processer. Genom att förstå principerna bakom dessa maskiner kan vi fortsätta att förbättra deras effektivitet och utveckla nya sätt att använda denna rikliga energikälla.
