قلبي والقرأن
16-09-2011, 11:20 AM
http://www.agda3so7ab.com/vb/mwaextraedit4/extra/03.gif
تحول الطاقة و الكفاءة
المقدمة
واصل العلماء أبحاثهم حول الحرارة و قد تم اكتشاف مجال علمي جديد سمي بالديناميكا الحرارية و يختص بدراسة انتقال الطاقة الحرارية من جسم إلى آخر. و يتناول هذا العلم قوانين حرارية مهمة هي:
القانون الأول للديناميكا الحرارية:
الطاقة لا تفنى و لا تستحدث و إنما تتحول من شكل إلى آخر أو تنتقل من جسم إلى آخر. و يمكن القول الطاقة الكلية للكون ثابتة.
القانون الثاني للديناميكا الحرارية:
لا توجد عملية بكفاءة 100% و لا بد من ضياع بعض الطاقة على شكل طاقة حرارية.
تسمى الطاقة التي تستغل في إنجاز العمل بالطاقة المفيدة و الجزء الذي لا يساهم في هذا العمل بالطاقة غير المفيدة (الضائعة).
كفاءة تحول الطاقة:
تعرف الكفاءة بأنها النسبة بين الطاقة الخارجة المفيدة إلى الطاقة الكلية الداخلة مضروبة في 100% و يمكن كتابة معادلة الكفاءة كما يلي:
الكفاءة= (الطاقة الخارجة المفيدة / الطاقة الكلية الداخلة) × 100%
في أي نظام أو آلة يجب تحديد الطاقة الخارجة المفيدة الخارجة و الطاقة الكلية الداخلة, و في حالة المصباح الكهربائي فإن مقدار الطاقة الخارجة المفيدة هو مقدار الطاقة الضوئية و الطاقة الكلية الداخلة هي مقدار الطاقة الكهربائية.
كفاءة بعض الآلات الشائعة الاستخدام:
1- آلة الاحتراق الداخلي: قد تفاجأ إذا علمت أن كفاءة آلة الاحتراق الداخلي في السيارة في المتوسط قدرها 20% فقط. أي أن 20% من الطاقة الكيميائية الكامنة في الوقود (الجازولين) تتحول إلى طاقة حركية (ميكانيكية).
و 80% المتبقية من الطاقة الكيميائية: 36% من الطاقة الكيميائية المحترقة عبر سائل التبريد. 38% يحمل أنبوب العادم معه عندما يغادر. 6% أثناء الاحتكاك بين أجزاء الآلة المختلفة كطاقة حرارية.
2- المحركات في الأجهزة الكهربائية: تتراوح كفاءة المحركات الكهربائية بين 90% - 50% عند تحويلها إلى طاقة حركة و الأجهزة الكهربائية التي تستخدم المحرك كثيرة لذلك فإن تحسين كفاءة المحرك ولو بقدر بسيط سيؤدي إلى تقليل الطاقة الكهربائية المستخدمة.
إن الاستخدام المناسب و صيانة المحركات سيؤديان إلى توفير المال و تقليل الطاقة الكهربائية المستهلكة, و هذا يقلل بدوره من تلوث البيئة الناتج عن استخدام الطاقة الكهربائية في أنظمة المولدات الكهربائية.
3- مولدات الطاقة الكهربائية: يتم توليد الطاقة الكهربائية من خلال:
- المولدات المعتمدة على حرق الفحم و كفاءتها 30%.
- المولدات المعتمدة على الطاقة النووية وكفاءتها 30%.
- المولدات الهيدروليكية و كفاءتها 90%.
توفير الطاقة:
توفير استهلاك الطاقة لا يوفر المال فقط و إنما يقلل تلوث البيئة و يحفظ المصادر الطبيعية, و في ذات الوقت فإن تحسين كفاءة الآلات لا يكون ممكنا أو عمليا دائما.
الاستفادة من الطاقة الضائعة: و في الواقع فإن العديد من المصانع تقوم بذلك وتسمى هذه العملية بالتوليد المصاحب, فالطاقة الضائعة من التوربين في محطات الفحم لا يتم تحريرها للبيئة و إنما توجه هذه الحرارة إلى المبادل الحراري حيث يتم تسخين الماء و الماء الساخن أو البخار الناتج يتم ضخه خلال الأنابيب لتدفئة المنازل و بدلا من استخدام أقل من 40% من الطاقة الداخلة لتوليد الطاقة الكهربائية فإن هذا النظام يمكن من استغلال 80% من الطاقة الداخلة من أجل توليد الطاقة الكهربائية و التدفئة. و منه نجد أن الطاقة قد تضاعفت.
تحول الطاقة و الكفاءة
المقدمة
واصل العلماء أبحاثهم حول الحرارة و قد تم اكتشاف مجال علمي جديد سمي بالديناميكا الحرارية و يختص بدراسة انتقال الطاقة الحرارية من جسم إلى آخر. و يتناول هذا العلم قوانين حرارية مهمة هي:
القانون الأول للديناميكا الحرارية:
الطاقة لا تفنى و لا تستحدث و إنما تتحول من شكل إلى آخر أو تنتقل من جسم إلى آخر. و يمكن القول الطاقة الكلية للكون ثابتة.
القانون الثاني للديناميكا الحرارية:
لا توجد عملية بكفاءة 100% و لا بد من ضياع بعض الطاقة على شكل طاقة حرارية.
تسمى الطاقة التي تستغل في إنجاز العمل بالطاقة المفيدة و الجزء الذي لا يساهم في هذا العمل بالطاقة غير المفيدة (الضائعة).
كفاءة تحول الطاقة:
تعرف الكفاءة بأنها النسبة بين الطاقة الخارجة المفيدة إلى الطاقة الكلية الداخلة مضروبة في 100% و يمكن كتابة معادلة الكفاءة كما يلي:
الكفاءة= (الطاقة الخارجة المفيدة / الطاقة الكلية الداخلة) × 100%
في أي نظام أو آلة يجب تحديد الطاقة الخارجة المفيدة الخارجة و الطاقة الكلية الداخلة, و في حالة المصباح الكهربائي فإن مقدار الطاقة الخارجة المفيدة هو مقدار الطاقة الضوئية و الطاقة الكلية الداخلة هي مقدار الطاقة الكهربائية.
كفاءة بعض الآلات الشائعة الاستخدام:
1- آلة الاحتراق الداخلي: قد تفاجأ إذا علمت أن كفاءة آلة الاحتراق الداخلي في السيارة في المتوسط قدرها 20% فقط. أي أن 20% من الطاقة الكيميائية الكامنة في الوقود (الجازولين) تتحول إلى طاقة حركية (ميكانيكية).
و 80% المتبقية من الطاقة الكيميائية: 36% من الطاقة الكيميائية المحترقة عبر سائل التبريد. 38% يحمل أنبوب العادم معه عندما يغادر. 6% أثناء الاحتكاك بين أجزاء الآلة المختلفة كطاقة حرارية.
2- المحركات في الأجهزة الكهربائية: تتراوح كفاءة المحركات الكهربائية بين 90% - 50% عند تحويلها إلى طاقة حركة و الأجهزة الكهربائية التي تستخدم المحرك كثيرة لذلك فإن تحسين كفاءة المحرك ولو بقدر بسيط سيؤدي إلى تقليل الطاقة الكهربائية المستخدمة.
إن الاستخدام المناسب و صيانة المحركات سيؤديان إلى توفير المال و تقليل الطاقة الكهربائية المستهلكة, و هذا يقلل بدوره من تلوث البيئة الناتج عن استخدام الطاقة الكهربائية في أنظمة المولدات الكهربائية.
3- مولدات الطاقة الكهربائية: يتم توليد الطاقة الكهربائية من خلال:
- المولدات المعتمدة على حرق الفحم و كفاءتها 30%.
- المولدات المعتمدة على الطاقة النووية وكفاءتها 30%.
- المولدات الهيدروليكية و كفاءتها 90%.
توفير الطاقة:
توفير استهلاك الطاقة لا يوفر المال فقط و إنما يقلل تلوث البيئة و يحفظ المصادر الطبيعية, و في ذات الوقت فإن تحسين كفاءة الآلات لا يكون ممكنا أو عمليا دائما.
الاستفادة من الطاقة الضائعة: و في الواقع فإن العديد من المصانع تقوم بذلك وتسمى هذه العملية بالتوليد المصاحب, فالطاقة الضائعة من التوربين في محطات الفحم لا يتم تحريرها للبيئة و إنما توجه هذه الحرارة إلى المبادل الحراري حيث يتم تسخين الماء و الماء الساخن أو البخار الناتج يتم ضخه خلال الأنابيب لتدفئة المنازل و بدلا من استخدام أقل من 40% من الطاقة الداخلة لتوليد الطاقة الكهربائية فإن هذا النظام يمكن من استغلال 80% من الطاقة الداخلة من أجل توليد الطاقة الكهربائية و التدفئة. و منه نجد أن الطاقة قد تضاعفت.