Conţinut
Tranzițiile dintre fazele solide, lichide și gazoase ale materialelor implică cantități mari de energie. Energia necesară pentru tranziție este cunoscută sub numele de transfer de căldură latent. Recent, cercetătorii de energie alternativă au analizat modalități prin care acest transfer de căldură latent poate fi utilizat pentru a stoca energia până la nevoie. De exemplu, un studiu al Departamentului Energiei (DOE) analizează dacă energia solară concentrată ar putea folosi sare topită pentru stocarea energiei termice.
Transfer de căldură sensibil
Atunci când două substanțe cu temperaturi diferite sunt puse în contact între ele, substanța cu temperatura mai mare transferă căldura în substanță cu temperatura mai mică într-un proces numit „transfer de căldură sensibil”. De exemplu, când apune soarele, aerul devine mai rece și devine mai rece decât pământul. Pământul transferă o parte din căldură în aer, ceea ce face ca solul să fie mai rece și aerul să se încălzească.
Transfer de căldură latentă
În punctul în care una dintre substanțe este gata să schimbe starea sau fazele (solid în lichid, lichid în gaz etc.), căldura este transferată dintr-o substanță fără o schimbare corespunzătoare a temperaturii în cealaltă substanță. Acest proces de a emite sau de a absorbi căldura fără a schimba temperatura este cunoscut sub numele de "transfer de căldură latent".
Tipuri
Cantitatea de căldură care trebuie adăugată unui lichid pentru a-l schimba într-un gaz (adică, apă în aburi) se numește „căldură latentă de vaporizare”, în timp ce cantitatea de căldură care trebuie adăugată unui solid pentru a-l schimba un lichid (gheață până la apă) este „căldura latentă a fuziunii”. Cantitatea de energie care trebuie adăugată pentru a modifica faza unui gram de substanță este mult mai mare decât energia necesară pentru a ridica temperatura unui gram din aceeași substanță cu un grad Celsius. Energia necesară pentru a crește un grad un gram este denumită „căldură specifică” a substanței. Apa are o căldură specifică de 1 calorie / gram ° C și o căldură de fuziune de 79,7 cal / gram.
consideraţii
Energia nu se pierde în timpul transferului de căldură latent. De exemplu, topirea gheții determină absorbția căldurii latente. Când apa îngheață, căldura latentă este eliberată. În mod similar, când apa se evaporă, ea absoarbe energie, dar când apa se condensează, energia este eliberată.
Beneficii
Multe surse alternative de energie sunt limitate, deoarece nu pot oferi o producție constantă de energie. Generatoarele solare produc numai atunci când soarele strălucește, iar turbinele eoliene funcționează, evident, doar atunci când bate vântul. Aceasta a dus la o cercetare sporită asupra unor modalități ieftine și eficiente de a păstra energia până la nevoie (de exemplu, pentru a stoca excesul de energie solară produsă într-o zi însorită pentru a fi utilizat în timpul nopții).
Sistemele de stocare a energiei termice termice (LHTES) pot stoca și descărca cantități mari de energie pe măsură ce substanțele se topește și se solidifică. Este necesară o cercetare suplimentară pentru a decide care materiale au caracteristicile potrivite care ar putea permite ca de la mașini până la fabrici să utilizeze eficient transferul de căldură latent.