Γιατί είναι δύσκολο να επαναχρησιμοποιηθεί η θερμική ενέργεια μία φορά στο περιβάλλον;
* Η εντροπία αυξάνεται πάντα: Ο δεύτερος νόμος δηλώνει ότι η εντροπία ενός κλειστού συστήματος θα αυξάνεται πάντα με την πάροδο του χρόνου. Η εντροπία είναι ένα μέτρο διαταραχής ή τυχαιότητας. Όταν η θερμική ενέργεια απελευθερώνεται στο περιβάλλον, εξαπλώνεται και γίνεται λιγότερο συγκεντρωμένη, αυξάνοντας τη συνολική εντροπία του συστήματος.
* Η θερμότητα ρέει από ζεστό σε κρύο: Η θερμότητα ρέει φυσικά από περιοχές υψηλότερης θερμοκρασίας σε περιοχές χαμηλότερης θερμοκρασίας. Μόλις η θερμότητα απελευθερωθεί στο περιβάλλον, θα διαλυθεί στο περιβάλλον, καθιστώντας όλο και πιο δύσκολο να συλλέξει και να το συγκεντρώσει ξανά.
* Χωρίς τέλειες μηχανές θερμότητας: Ακόμα κι αν μπορούσαμε να συλλέξουμε τη διασκορπισμένη θερμότητα, η μετατροπή της σε χρήσιμη ενέργεια είναι αναποτελεσματική. Κάθε φορά που μετατρέπετε τη θερμότητα σε άλλη μορφή, χάνετε μερικά από αυτά. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο κανένας κινητήρας θερμότητας δεν μπορεί να είναι 100% αποτελεσματικός.
Εδώ είναι μια αναλογία:
Φανταστείτε ότι έχετε μια σταγόνα μελανιού σε ένα ποτήρι νερό. Το μελάνι είναι συγκεντρωμένο και εύκολο να δει. Όταν ανακατεύετε το νερό, το μελάνι εξαπλώνεται και αναμιγνύεται με το νερό. Είναι πολύ πιο δύσκολο να συλλέξετε όλο το μελάνι πίσω σε μια σταγόνα.
Γιατί αυτό είναι πρόβλημα;
Αυτή η δυσκολία στην επαναχρησιμοποίηση της θερμικής ενέργειας συμβάλλει στην πρόκληση της ανάπτυξης βιώσιμων πηγών ενέργειας. Πολλές διαδικασίες παραγωγής ενέργειας απελευθερώνουν σημαντικές ποσότητες θερμότητας στο περιβάλλον, οι οποίες ουσιαστικά χάνουν. Αυτή η απώλεια ενέργειας σημαίνει ότι πρέπει να βασιζόμαστε σε περισσότερους πόρους για να ανταποκριθούμε στις ενεργειακές μας απαιτήσεις.
Λύσεις:
Οι επιστήμονες και οι μηχανικοί αναζητούν συνεχώς τρόπους για να ξεπεράσουν αυτές τις προκλήσεις, όπως:
* ανάκτηση θερμότητας απόβλητα: Καταγράφοντας και επαναχρησιμοποιώντας θερμότητα από βιομηχανικές διεργασίες.
* Αποθήκευση θερμικής ενέργειας: Αποθήκευση θερμικής ενέργειας για μεταγενέστερη χρήση.
* Θερμοηλεκτρικές γεννήτριες: Μετατρέποντας τη θερμική ενέργεια απευθείας σε ηλεκτρική ενέργεια.
Ενώ αυτές οι λύσεις είναι ελπιδοφόρες, εξακολουθούν να αντιμετωπίζουν περιορισμούς. Ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής τελικά διέπει τον τρόπο με τον οποίο μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τη θερμική ενέργεια.
