Hvorfor er det vanskeligt at genbruge varmeenergi en gang i omgivelserne?

* entropi øges altid: Den anden lov siger, at entropien af ​​et lukket system altid vil stige over tid. Entropi er et mål for lidelse eller tilfældighed. Når varmeenergi frigøres i omgivelserne, spreder den sig og bliver mindre koncentreret, hvilket øger systemets samlede entropi.

* Varme flyder fra varm til kulde: Varme strømmer naturligt fra områder med højere temperatur til områder med lavere temperatur. Når varmen er frigivet i omgivelserne, vil den spredes i miljøet, hvilket gør det stadig vanskeligere at indsamle og koncentrere det igen.

* Ingen perfekte varmotorer: Selv hvis vi kunne samle den spredte varme, er det ineffektivt at omdanne den tilbage til brugbar energi. Hver gang du konverterer varmeenergi til en anden form, mister du noget af den. Dette er grunden til, at ingen varmemotor kan være 100% effektiv.

Her er en analogi:

Forestil dig, at du har en dråbe blæk i et glas vand. Blækket er koncentreret og let at se. Når du omrører vandet, spreder blækket sig ud og blandes med vandet. Det er meget sværere at samle al blækket tilbage i en dråbe.

Hvorfor er dette et problem?

Denne vanskelighed med at genbruge varmeenergi bidrager til udfordringen med at udvikle bæredygtige energikilder. Mange energiproduktionsprocesser frigiver betydelige mængder varme i miljøet, som i det væsentlige er tabt. Dette tab af energi betyder, at vi er nødt til at stole på flere ressourcer for at imødekomme vores energibehov.

Løsninger:

Forskere og ingeniører søger konstant efter måder at overvinde disse udfordringer på, herunder:

* affaldsvarmegendannelse: Optagelse og genbrug af varme fra industrielle processer.

* Termisk energilagring: Opbevaring af varmeenergi til senere brug.

* termoelektriske generatorer: Konvertering af varmeenergi direkte til elektricitet.

Mens disse løsninger er lovende, står de stadig over for begrænsninger. Den anden lov om termodynamik styrer i sidste ende, hvordan vi kan bruge varmeenergi.