Izgaranje goriva (poput drva, prirodnog plina, nafte ili ugljena) čovječanstvo stotinama godina koristi za proizvodnju toplinske energije. Izgaramo plin butan za kuhanje, benzin za pogon automobila, ugljen za proizvodnju električne energije. U svim se tim procesima izgaranjem koristi toplina iz egzotermne kemijske reakcije koja oksidira gorivo.
Ova reakcija može se vidjeti na donjoj slici:
Gorivo može biti plin, benzin, drvo ili ugljen. Oksidans može biti plinoviti kisik u zraku; a energija aktivacije može biti iskra. Stvoreni plinovi su H2O, CO2, CO, BR2, SAMO2 i drugi.
Čvrsti otpad je pepeo i komponente teških metala. Samo prisutnost goriva i oksidansa ne garantira početak procesa izgaranja. Za početak reakcije potrebno je dati minimum toplinske energije. Energija aktivacije je energija potrebna za pokretanje procesa izgaranja. Jednom kada reakcija započne, ona završava kad gorivo ponestane.
Neki rezultati izgaranja su:
- proizvodnja puno energije u obliku topline koja se koristi na različite načine, kao npr jednostavno grijanje prostora, stvaranje termoelektrične energije i rad automobili.
- Potrošnja goriva. Kada koristimo goriva iz neobnovljivih izvora, poput nafte ili njezinih derivata, izgaramo tvar kojoj su prirodi trebale stotine tisuća godina za proizvodnju i čije su rezerve konačan. Zbog toga je s vremenom tendencija da se te rezerve potroše ili će ih biti vrlo teško jeftino izvući.
- drugi rezultat sagorijevanja organskih goriva je povećanje onečišćenja zraka. Plinovi poput SO, SO2, DEVETI2 i NE3 kombiniraju se s vodenom parom prisutnom u atmosferi, što rezultira sumpornom kiselinom i dušičnom kiselinom, koje se u obliku kiselih kiša vraćaju na površinu Zemlje. Ostali plinovi poput CO i CO2, ispuštene u atmosferu, pridonose efektu staklenika, koji može prouzročiti porast prosječne temperature planeta.
Termodinamička studija omogućuje nam racionalnu upotrebu prirodnih goriva koja možemo dobiti iz prirode. Uz optimizaciju procesa gorenja, možemo smanjiti onečišćenje atmosfere, ponovno upotrijebiti čvrsti otpad što je više moguće i graditi sve učinkovitije strojeve.
Trenutno se ulažu veliki napori u upotrebu obnovljivih izvora energije poput sunčeve energije i alternativnih goriva poput alkohola i vodika.
Napisao Domitiano Marques
Diplomirao fiziku
