Содержание
Переходы между веществом твердой, жидкой и газообразной фазами связаны с большим количеством энергии. Энергия, необходимая для перехода, называется скрытой передачей тепла. В последнее время исследователи альтернативной энергии ищут способы использования скрытой теплопередачи для хранения энергии до тех пор, пока она не понадобится. Например, одно исследование Министерства энергетики (DOE) рассматривает вопрос о том, может ли концентрированная солнечная энергия использовать расплавленную соль для хранения тепловой энергии.
Передача ощутимого тепла
Когда два вещества с разными температурами вступают в контакт друг с другом, вещество с более высокой температурой передает тепло веществу с более низкой температурой в процессе, называемом «ощутимым теплообменом». Например, когда солнце садится, воздух становится холоднее и становится холоднее, чем земля. Земля передает часть тепла в воздух, в результате чего земля становится холоднее, а воздух - теплее.
Скрытая передача тепла
В момент, когда одно из веществ готово изменить состояние или фазы (твердое тело в жидкость, жидкость в газ и т. Д.), Тепло передается от одного вещества без соответствующего температурного сдвига в другом веществе. Этот процесс выделения или поглощения тепла без изменения температуры известен как «скрытая передача тепла».
Типы
Количество тепла, которое необходимо добавить к жидкости, чтобы превратить ее в газ (т.е. воду в пар), называется «скрытой теплотой испарения», тогда как количество тепла, которое необходимо добавить к твердому веществу, чтобы изменить его на жидкость (от льда до воды) - это «скрытая теплота синтеза». Количество энергии, которое необходимо добавить, чтобы изменить фазу одного грамма вещества, намного больше, чем энергия, необходимая для повышения температуры одного грамма того же вещества на один градус Цельсия. Энергия, необходимая для поднятия грамма на один градус, называется «удельной теплоемкостью» вещества. Вода имеет удельную теплоемкость 1 калория / грамм ° C и теплоту плавления 79,7 кал / грамм.
Соображения
Энергия не теряется при скрытой передаче тепла. Например, таяние льда вызывает поглощение скрытой теплоты. Когда вода замерзает, скрытое тепло выделяется. Точно так же, когда вода испаряется, она поглощает энергию, но когда вода конденсируется, энергия высвобождается.
Выгоды
Многие альтернативные источники энергии ограничены, потому что они не могут обеспечить постоянное производство энергии. Солнечные генераторы производят только тогда, когда светит солнце, а ветровые турбины, очевидно, работают только тогда, когда дует ветер. Это привело к расширению исследований недорогих и эффективных способов хранения энергии до тех пор, пока они не потребуются (например, для хранения избыточного солнечного электричества, произведенного в солнечный день для использования ночью).
Системы скрытого хранения тепловой энергии (LHTES) могут накапливать и разряжать большое количество энергии, когда вещества плавятся и затвердевают. Необходимы дополнительные исследования, чтобы решить, какие материалы имеют правильные характеристики, которые могут позволить всем, от автомобилей до заводов, эффективно использовать скрытую теплопередачу.