Spalanie paliw (takich jak drewno, gaz ziemny, ropa czy węgiel) jest wykorzystywane przez ludzkość od setek lat do wytwarzania energii cieplnej. Spalamy gaz butan do gotowania, benzynę do zasilania samochodów, węgiel do produkcji energii elektrycznej. We wszystkich tych procesach spalanie jest wykorzystywane do wytwarzania ciepła z egzotermicznej reakcji chemicznej, która utlenia paliwo.
Taką reakcję widać na poniższym rysunku:
Paliwem może być gaz, benzyna, drewno lub węgiel. Utleniaczem może być tlen w powietrzu; a energia aktywacji może być iskrą. Wytwarzane gazy to H2O, CO2, CO, NIE2, TYLKO2 i inni.
Odpady stałe to popiół i elementy z metali ciężkich. Tylko obecność paliwa i utleniacza nie gwarantuje rozpoczęcia procesu spalania. Do rozpoczęcia reakcji konieczne jest dostarczenie minimum energii cieplnej. Energia aktywacji to energia potrzebna do rozpoczęcia procesu spalania. Gdy reakcja się rozpocznie, kończy się wraz z wyczerpaniem się paliwa.
Niektóre wyniki spalania są:
- wytwarzanie dużej ilości energii w postaci ciepła, która jest wykorzystywana na różne sposoby, m.in proste ogrzewanie pomieszczeń, wytwarzanie energii termoelektrycznej i eksploatacja samochody.
- zużycie paliwa. Kiedy korzystamy z paliw ze źródeł nieodnawialnych, takich jak ropa naftowa lub jej pochodne, spalamy substancja, której wytworzenie zajęło naturze setki tysięcy lat i której rezerwy są skończone. Dlatego z biegiem czasu zasoby te się wyczerpują lub bardzo trudno będzie je tanio wydobyć.
- kolejnym skutkiem spalania paliw organicznych jest wzrost zanieczyszczenia powietrza. Gazy takie jak SO, SO2, DZIEWIĄTE2 i nie3 łączą się z parą wodną obecną w atmosferze, w wyniku czego powstaje kwas siarkowy i azotowy, które wracają na powierzchnię Ziemi w postaci kwaśnych deszczy. Inne gazy, takie jak CO i CO2, uwalniane do atmosfery, przyczyniają się do efektu cieplarnianego, który może powodować wzrost średniej temperatury planety.
Badanie termodynamiczne pozwala nam w racjonalny sposób korzystać z naturalnych paliw, które możemy wydobyć z natury. Oprócz optymalizacji procesu spalania, możemy zmniejszyć zanieczyszczenie powietrza, w jak największym stopniu ponownie wykorzystać odpady stałe i budować coraz wydajniejsze maszyny.
Obecnie podejmuje się wiele wysiłków, aby wykorzystać odnawialne źródła energii, takie jak energia słoneczna i paliwa alternatywne, takie jak alkohol i wodór.
Autor: Domitiano Marques
Ukończył fizykę
