1. Motori di calore:
* Il principio di base: Questi motori convertono l'energia termica da una fonte ad alta temperatura (come il combustibile combustibile) in energia meccanica. Lavorano sfruttando l'espansione di un fluido funzionante (come il vapore o l'aria) mentre viene riscaldato.
* Esempi:
* motori a vapore: Utilizzati nelle prime locomotive e centrali elettriche, questi motori usano l'espansione del vapore per guidare i pistoni e generare energia.
* motori a combustione interna (ghiaccio): Trovati nelle auto e in altri veicoli, questi motori bruciano il carburante direttamente all'interno di un cilindro, causando l'espansione dei gas che spingono i pistoni.
* Turbine a gas: Utilizzati nelle centrali elettriche e negli aeromobili, questi motori usano l'espansione dell'aria calda per girare una turbina, generando energia.
2. Generatori termoelettrici:
* Il principio di base: Questi dispositivi convertono il calore direttamente in elettricità usando l'effetto Seebeck. Questo effetto si verifica quando vengono applicate temperature diverse alle giunzioni di materiali diversi, creando una tensione.
* Esempi:
* Recupero del calore dei rifiuti: I generatori termoelettrici possono essere utilizzati per catturare il calore dei rifiuti dai processi industriali e convertirlo in elettricità.
* Alimentazione di sensori remoti: Piccoli generatori termoelettrici possono essere utilizzati per alimentare i sensori in luoghi remoti in cui l'elettricità non è disponibile, come nel monitoraggio del tempo.
3. Centrali elettriche solari:
* Il principio di base: Queste piante usano specchi per focalizzare la luce solare su un ricevitore, riscaldando un fluido di lavoro. Il fluido caldo viene quindi utilizzato per guidare una turbina e generare elettricità.
* Esempi:
* energia solare concentrata (CSP): Questo tipo di centrale solare di energia termica utilizza specchi per concentrare la luce solare su una torre, riscaldando un fluido come sale fuso. Il sale caldo viene quindi utilizzato per produrre vapore e guidare una turbina.
4. Altre applicazioni:
* Refrigerazione e aria condizionata: Le pompe di calore e i frigoriferi utilizzano energia termica per trasferire il calore da una posizione all'altra. Funzionano usando un refrigerante che assorbe il calore a bassa temperatura e lo rilascia a una temperatura più elevata.
* Processi industriali: Il calore viene utilizzato in molti processi industriali, come la fusione, la saldatura e l'asciugatura.
Concetti chiave da capire:
* Trasferimento di calore: L'energia termica viene trasferita per conduzione, convezione e radiazioni.
* Termodinamica: Le leggi della termodinamica regolano il modo in cui l'energia termica viene convertita in altre forme di energia, come l'energia meccanica.
* Efficienza: Le macchine che convertono l'energia termica in altre forme di energia non sono efficienti al 100%; Un po 'di energia viene sempre persa come calore rifiuti.
Nel complesso, sfruttare l'energia termica è cruciale per molte tecnologie, dal trasporto alla generazione di energia ai processi industriali. Comprendendo i principi dietro queste macchine, possiamo continuare a migliorare la loro efficienza e sviluppare nuovi modi per utilizzare questa abbondante fonte di energia.
