Hvordan bruger nogle maskiner termisk energi til at arbejde?

1. Varmemotorer:

* det grundlæggende princip: Disse motorer omdanner termisk energi fra en høje temperaturskilde (som brændende brændstof) til mekanisk energi. De arbejder ved at udnytte udvidelsen af ​​en arbejdsvæske (som damp eller luft), når den opvarmes.

* Eksempler:

* dampmotorer: Brugt i tidlige lokomotiver og kraftværker bruger disse motorer udvidelsen af ​​damp til at drive stempler og generere strøm.

* forbrændingsmotorer (is): Fundet i biler og andre køretøjer brænder disse motorer brændstof direkte inden for en cylinder, hvilket forårsager udvidelse af gasser, der skubber stempler.

* gasturbiner: Brugt i kraftværker og fly bruger disse motorer udvidelsen af ​​varm luft til at dreje en turbin og generere strøm.

2. Termoelektriske generatorer:

* det grundlæggende princip: Disse enheder omdanner varme direkte til elektricitet ved hjælp af Seebeck -effekten. Denne effekt opstår, når forskellige temperaturer påføres på kryds mellem forskellige materialer, hvilket skaber en spænding.

* Eksempler:

* affaldsvarmegendannelse: Termoelektriske generatorer kan bruges til at fange affaldsvarme fra industrielle processer og omdanne det til elektricitet.

* Powering af fjernsensorer: Små termoelektriske generatorer kan bruges til strømsensorer på fjerntliggende steder, hvor elektricitet ikke er tilgængelig, f.eks. I vejrovervågning.

3. Solar termiske kraftværker:

* det grundlæggende princip: Disse planter bruger spejle til at fokusere sollys på en modtager og opvarme en arbejdsvæske. Den varme væske bruges derefter til at drive en turbin og generere elektricitet.

* Eksempler:

* koncentreret solenergi (CSP): Denne type soltermisk kraftværk bruger spejle til at koncentrere sollys på et tårn, opvarme en væske som smeltet salt. Det varme salt bruges derefter til at producere damp og drive en turbin.

4. Andre applikationer:

* Køling og aircondition: Varmepumper og køleskabe bruger termisk energi til at overføre varme fra et sted til et andet. De arbejder ved at bruge et kølemiddel, der absorberer varme ved en lav temperatur og frigiver den ved en højere temperatur.

* Industrielle processer: Varme bruges i mange industrielle processer, såsom smeltning, svejsning og tørring.

nøglekoncepter at forstå:

* Varmeoverførsel: Termisk energi overføres ved ledning, konvektion og stråling.

* termodynamik: Lovene i termodynamik styrer, hvordan termisk energi omdannes til andre former for energi, såsom mekanisk energi.

* Effektivitet: Maskiner, der omdanner termisk energi til andre former for energi, er ikke 100% effektive; Noget energi går altid tabt som affaldsvarme.

Generelt er det afgørende for mange teknologier, at udnytte termisk energi for mange teknologier, fra transport til kraftproduktion til industrielle processer. Ved at forstå principperne bag disse maskiner kan vi fortsætte med at forbedre deres effektivitet og udvikle nye måder at bruge denne rigelige energikilde på.