Преобразувател на енергия - физическо училище
Родословно дърво на Млечния път
Напълно интегриран контрол на нанодиамантите
Малко по-близо до слънцето
Разстояния от звезди
Какво кара звездите да блестят
Еднопосочна улица за електрони
Стотици копия на Newton's Philosophiae Naturalis Principia Mathematica намерени при ново преброяване
Слънчевата ни система се формира за по-малко от 200 000 години
Здравословно за Марс
Преобразувател на енергия
A Преобразувател на енергия обменя енергия между системата и околната среда в поне две форми на енергия. Например бензинов двигател преобразува химическата енергия в кинетична енергия. Мащабните системи за преобразуване на енергия като електроцентралите се състоят от няколко преобразуватели на енергия, които постепенно преобразуват първичните форми на енергия в технически използваеми форми на енергия като електрическа енергия или топлинна енергия (процес и централно отопление).
Преобразуване на енергия се нарича категория процеси, при които енергията се обменя между системата и околната среда в поне две форми на енергия. Разговорният термин е особено полезен и за преобразуване на енергия в електрическа енергия Производство на енергия често срещан и се отнася до формата на енергията, предоставена след процеса (електрическа енергия), вижте производство на енергия.
Основи
Преобразуването на енергия се подчинява на физическите закони. Енергията в затворените системи е запазващо количество, така че не може нито да се генерира, нито да се унищожи. Що се отнася до техническата употреба, ефективността на преобразуване е решаваща, тъй като в реалните системи 100% от една форма на енергия не може да се преобразува в друга. Винаги има загуби в други канали, най-вече под формата на неизползвана топлина, т.е. топлинна енергия.
И двете форми на енергия не носят никаква ентропия в идеален начин на мислене, така че загубите от преобразуване, най-вече топлината, предотвратяват непрекъсната машина за движение с абсолютна сигурност. Ентропията, свързана с тази топлина и генерирана в процеса, гарантира увеличаването на общата ентропия, изисквана от Втория закон на термодинамиката в реални процеси.
Примери
Почти всички технически и биологични процеси са свързани с преобразуването на енергия. Следователно има примери за преобразуватели на енергия за почти всички двойки форми на енергия.
Електрически мотор
Електрическият мотор преобразува електрическата енергия в кинетична енергия.
Въздушна турбина
Парна турбина задвижва електрически генератор; топлинната енергия се преобразува в електрическа. Тази на турбината при температура Т1 доставена топлина ΔQ1 носи ентропията ΔS1 = ΔQ1/T1 със себе си. Генерираната електрическа енергия ΔW няма ентропия. Ако цялата топлина се преобразува в електрическа енергия, ентропията ще бъде ΔS1 изчезват, което обаче би противоречило на Втория закон. Турбината трябва така отпадъчна топлина ΔQ2 с температура Т2 дайте кой поне ентропията ΔS1 носене. Следното се отнася за енергията: ΔQ1 = ΔW + ΔQ2 а за ентропията: ΔS2 ≥ ΔS1 ⇔ ΔQ2/T2 ≥ ΔQ1/T1. От второто уравнение следва ΔQ2 ≥ ΔQ1 * T2/T1. Това загуба на загуба на топлина ΔQ2 са абсолютно необходими поради втория закон и могат да се използват при определени температури Т1 и Т2 не са подкопани от никакви технически мерки. Тази граница на ефективност за топлинен двигател се реализира в теоретични циклични процеси като процеса на Карно. Освен това има технически загуби от преобразуване.
слънчевата енергия
Ефективността на преобразуванията се увеличава с температурните разлики (или техния еквивалент), които могат да се използват в системата за преобразуване. Например, фотоелектричният ефект все повече се използва във фотоволтаиците. Ефективността, постигната от директното фотоелектрическо преобразуване, все още е под конвенционалното, двойно термично-механично-електрическо преобразуване. Много по-високи температурни разлики се наблюдават в слънчевите топлоелектрически централи, в които например радиационната енергия, концентрирана от огледалата, първо се преобразува в топлинна енергия чрез абсорбция, след това конвенционално в механична и накрая електрическа енергия.