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Die thermische Energie Die thermische Energie eines Körpers oder Stoffes ist definiert durch die Relation E = m c T, in der m die Masse, c die spezifische Wärmekapazität und T die Temperatur (in °Kelvin) darstellen. Die spez. Wärme ist die nötige Wärmemenge zur Erhöhung der Temperatur einer Masseneinheit um 1 °C. Die spezifische Wärme des Wassers ist 1 Kalorie / g °C. Dabei 1 cal = 4,186 Joule. Durch Wärmezufuhr steigt die kinetische Energie der Moleküle und somit die thermische Energie. Der Wärmeausgleich zwischen Objekten unterschiedlicher Temperatur erfolgt in der Natur durch Wärmeleitung. Dabei fließt thermische Energie von dem wärmeren Objekt zu dem Kälteren. Die Unterbrechung der Wärmeleitung kann durch Dämmstoffe (Nichtleiter) erzielt werden. Wie schon erwähnt, stammt die thermische Energie auf der Erde vorwiegend von der Strahlungs- energie der Sonne, die die klimatischen Bedingungen unseres Planeten bestimmt. Ein Teil die- ser Energie wird von der Atmosphäre wieder in den Weltraum abgestrahlt. Seit der Entdeckung des Feuers wird thermische Energie von Menschen auch künstlich erzeugt. Für Heizungszwecke wird bisher noch vorwiegend die Umwandlung der chemischen Energie von fossilen Brennstoffen in thermische Energie verwendet. Bei den Oxydationsprozessen während der Verbrennung wird Sauerstoff (O2) verbraucht und Kohlendioxid (CO2) wird freigesetzt. Es ist aber bekannt, dass zu hohe CO2-Emissionen zur globalen Erwärmung der Erde beitragen. Da die direkte Umsetzung der chemischen Energie von fossilen Brennstoffen in elektrische oder mechanische Energie nicht möglich ist, wird auch bei der Stromerzeugung in Wärmekraftwerken die thermische Energie als Zwischenstufe genutzt. Sie wird zur Dampfproduktion eingesetzt, der anschließend Dampfturbinen antreibt. Das gleiche Verfahren gibt es auch bei Atomkraftwerken. Durch die unvermeidbare Abwärme wird in diesem Prozess ein beträchtlicher Teil der kalori- schen Energie an die Umwelt abgegeben, und der Wirkungsgrad der Kraftwerke wird reduziert. Der Wirkungsgrad dieser Systeme kann verbessert werden, wenn neben der Stromerzeugung auch Heizungsanlagen betrieben werden (Kraft-Wärme-Kopplung). The thermic Energy The thermic energy of an object or substance is defined by the relation E = m c T, in which m represents the mass, c the specific heat capacity, and T the temperature (in °Kelvin). The specific heat is the required heat amount to raise the temperature of a mass unit by 1 °C. The specific heat of water is 1 calorie / gram °C. Thereby 1 cal = 4,186 Joule. By addition of heat grows the kinetic energy of the molecules and therewith the thermic energy. The heat compensation between objects of different temperature happens in the nature by heat conduction. Thereby flows thermic energy from the warmer object to the colder one. The interruption of heat conduction can be achieved with insulating (non-conducting) materials. As already mentioned, originates the thermic energy on earth preponderantly from the radiation energy of the sun, which determines the climatic conditions of our planet. A part of this energy is reflected by the atmosphere again in the outer space. Since the discovery of the fire the man is also producing thermic energy artificially. For heating purposes there is still applied mainly the conversion of the chemic energy of fossil fuels into thermic energy. In the oxidation processes during the combustion is consumed oxy- gen (O2) and carbon dioxide (CO2) is set free. But it is known that too high emissions of CO2 contribute to the global warming of the earth. Because the direct transformation of the chemic energy of fossil fuels into electric or mechanic energy isn’t possible, the thermic energy is also used as intermediate stage at the power gene- ration in heat power plants. It is utilized to produce steam, which consequently sets in motion steam turbines. The same procedure applies to nuclear power plants too. Through the unavoidable waste heat in this process a considerable part of the caloric energy is diffused in the environment, and the efficiency of the power plants is accordingly reduced. The efficiency of these systems can be improved, if beside of the power generation units there are also installations for heating purposes (power-heat-coupling). |
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