Ihmiskunta on käyttänyt polttoaineiden (kuten puun, maakaasun, öljyn tai kivihiilen) polttamista satojen vuosien ajan lämpöenergian tuottamiseen. Poltamme butaanikaasua ruoanlaittoon, bensiiniä autojen käyttämiseen, hiiltä sähkön tuottamiseen. Kaikissa näissä prosesseissa polttamista käytetään lämmön tuottamiseen eksotermisestä kemiallisesta reaktiosta, joka hapettaa polttoaineen.
Tämä reaktio näkyy alla olevassa kuvassa:
Polttoaine voi olla kaasua, bensiiniä, puuta tai hiiltä. Hapetin voi olla ilmassa oleva happikaasu; ja aktivointienergia voi olla kipinä. Syntyneet kaasut ovat H2O, CO2, CO, NO2, VAIN2 ja muut.
Kiinteä jäte on tuhkaa ja raskasmetallikomponentteja. Vain polttoaineen ja hapettimen läsnäolo ei takaa palamisprosessin alkua. Reaktion aloittamiseksi on annettava vähintään lämpöenergiaa. Aktivointienergia on polttoprosessin aloittamiseen tarvittava energia. Kun reaktio alkaa, se loppuu, kun polttoaine loppuu.
Jotkut palamistulokset ovat:
- Paljon energian tuottamista lämmön muodossa, jota käytetään eri tavoin, kuten yksinkertainen tilalämmitys, lämpösähköisen energian tuottaminen ja käyttö autoja.
- Polttoaineenkulutus. Kun käytämme uusiutumattomista lähteistä peräisin olevia polttoaineita, kuten öljyä, tai sen johdannaisia, palamme aine, jonka valmistus kesti satoja tuhansia vuosia ja jonka varannot ovat äärellinen. Siksi ajan mittaan näiden varantojen loppumiseen on taipumusta tai niiden hankkiminen halvalla on hyvin vaikeaa.
- Toinen orgaanisten polttoaineiden polttamisen tulos on ilmansaasteiden lisääntyminen. Kaasut, kuten SO, SO2, Yhdeksäs2 ja ei3 ne yhdistyvät ilmakehässä olevan vesihöyryn kanssa, mikä johtaa rikkihappoon ja typpihappoon, jotka palaavat maapallon pinnalle happosateina. Muut kaasut, kuten CO ja CO2, ilmakehään vapautuvat, vaikuttavat kasvihuoneilmiöön, mikä voi nostaa planeetan keskilämpötilaa.
Termodynaamisen tutkimuksen avulla voimme järkevästi käyttää luonnon polttoaineita, jotka voimme saada luonnosta. Palamisprosessin optimoinnin lisäksi voimme vähentää ilmansaasteita, käyttää kiinteää jätettä uudelleen mahdollisimman paljon ja rakentaa yhä tehokkaampia koneita.
Tällä hetkellä uusiutuvien energialähteiden, kuten aurinkoenergian ja vaihtoehtoisten polttoaineiden, kuten alkoholin ja vedyn, käyttöä pyritään tekemään paljon.
Kirjoittanut Domitiano Marques
Valmistunut fysiikasta