Kemisk energi er den type energi, der findes i bindingerne af kemiske forbindelser. Vi kan finde denne energi i atomer eller molekyler, når den frigives under en kemisk reaktion, indeholdt inden for dens kovalente bindinger. Varme frigives, når der er adgang til energi, hvilket skaber en eksoterm reaktion.
For at bryde bindingerne, frigive energien først, kaldes den nødvendige energi endotermisk.
Kemisk energi blev først foreslået af Josiah Gibbs i en tid i USA, hvor teoretisk videnskab ikke blev praktiseret grundigt. Hans ideer var vanskelige at forstå på det tidspunkt, og hans svoger plejede at udgive sine artikler. Det gjorde ikke meget for hans troværdighed dengang.
Selvom Gibbs måske ikke var kendt fra et redaktionelt synspunkt, kommunikerede han regelmæssigt med mere end 200 bemærkelsesværdige forskere. Over tid hjalp den indflydelse, Gibbs havde på fysisk kemi og statistisk matematik, med at bringe vores globale samfund tættere på, hvordan vi forstår moderne videnskab.
De fleste energityper, vi bruger i dag, er afhængige af kemisk energi til at levere brugbar energi. Hver gang et produkt forbrændes, frigiver det kemisk energi, som vi senere vil forbruge. Fossile brændstoffer, menneskeskabte genstande og endda atomreaktioner giver os adgang til kemisk energi.
Der er flere fordele og ulemper ved kemisk energi, der skal overvejes, når denne ressource undersøges. Disse er nogle af de vigtigste vigtige punkter at overveje.
Liste over de vigtigste fordele ved kemisk energi
1. Kemisk energi er utroligt rigelig.
Denne energiressource er en af de mest rigelige energimuligheder, som vi kan få adgang til i dag. Næsten enhver form for organisk materiale giver mulighed for at levere kemisk energi, som vi kan bruge. Mange af os bruger denne form for energi hver dag uden selv at indse det. Hvis du tænder din gaspejs eller tænder et bål, udnytter du de processer, der producerer kemisk energi.
2. Vi kan få let adgang til energi.
Der er få særlige processer, der er nødvendige for at få adgang til det fulde potentiale for kemisk energi. I mange tilfælde kan vi straks få adgang til energien. Hvis du f.eks. Tænder for en gasovn, bruger du den kemiske energiproces til at skabe varme, der tilbereder din mad. Forbrænding kan let kontrolleres. Det kan vedligeholdes direkte. Derfor er det en af de billigste energiformer, vi kan bruge i dag.
3. Kemisk energi kan fysisk lagres til fremtidig brug.
Selvom vi alle bruger energi hele dagen, bruger vi den på forskellige niveauer. Vores ressourcer, der leverer kemisk energi, kan let opbevares eller lagres til fremtidig brug, så vi kan spare energi, når vi ikke har brug for det. I USA er der nok kul på lager til at opfylde vores nuværende energibehov i mere end en generation. I en baggård kan der være nok træ på lageret til et komfur til at levere varme hele vinteren.
4. Giver forbrugerne en ladning med høj densitet, når de forbruges.
Kemiske energiprocesser frigiver en overraskende stor mængde energi, som vi kan forbruge til forskellige formål. Denne energis højdensitet giver os mulighed for at flyve med fly, tørre biler eller holde varmen på en kold dag. Vores bevidsthed om potentialet i kemisk energi giver os mulighed for at udvikle nye teknologier, der er baseret på denne betydelige ressource, som en dag kan blive grundlaget for, hvordan vi skaber en ny kolonitid i vores solsystem.
5. Vi kan kontrollere virkningerne af kemisk energi i vores miljø.
Skaden forårsaget af ukontrolleret og ureguleret brug af kemisk energi er ret dyb. I løbet af de sidste 40 år har vi set mange ændringer inden for vores planetariske atmosfære, hvoraf nogle tilskrives vores forbrug af kemisk energi. Fra hullet i ozonlaget til de globale opvarmningstendenser, vi oplever, har vi fundet ud af, at når kemisk energi forbruges ansvarligt, kan vi reparere tidligere skader uden at sætte fremtidige generationer i fare for at arve en usund planet.
6. Kemisk energi er en effektiv energikilde.
For at kemiske energireaktioner skal være effektive, skal der være en iltkilde til stede for at fuldføre reaktionen. Vi har evnen til præcist at kontrollere mikro-miljøer, så forbrændingsprocessen bliver så effektiv som muligt. Den energi, der frigives ved kemiske energiprocesser, kan ledes derhen, hvor den vil blive forbrugt med det samme, hvilket reducerer det samlede energitab, der opleves.
7. Det kan skabe høje økonomiske aktiviteter.
Fra start til slut skaber den kemiske energicyklus økonomiske aktiviteter, der hjælper os med at opretholde moderne livsstil. Landmænd, der dyrker majs eller sukkerrør til brændstof, tjener indkomst ved at tilvejebringe denne grundlæggende ressource. Minearbejdere lever af at få adgang til råvarer. Raffinaderierne tjener derefter indtægter ved at konvertere basismaterialerne til et brændstof, der kan forbruges. Når vi bruger det brændstof, forfølger vi karriere, plejer vores familier og skaber uddannelsesmuligheder. Så tager vi det, vi har lært, for at være mere effektive tidligt i produktionscyklussen og starter forfra.
8. Vi kan bruge den til at skabe vedvarende energiressourcer.
Selvom kemiske energireaktioner kræver unikt forbrug, kan vi bruge energien til at skabe elementer, der vil levere vedvarende energi. Kemisk energi kan bruges til at skabe møller, der bringer os energi fra vinden. Det kan bruges til at skabe fotovoltaiske paneler, der giver os mulighed for at høste energi fra sollys. Vi kan også få kemisk energi fra organiske elementer, der hurtigt kan dyrkes. Én hektar sukkerrør kan producere 180 tons stængelstængler pr. Høst, og nogle steder genererer 2-3 høst om året.
9. Den energi, der frigives via kemisk energi, kan også lagres til fremtidig brug.
Lad os sige, at du læser dette indhold på en smartphone. Du har strøm på din telefon på grund af batteriet. Oplad batteriet fra en stikkontakt, som modtager elektrisk strøm fra dit lokale distributionsnetværk. En god telefon i disse dage, i standbytilstand, kan opretholde mere end 7 dages service uden at skulle bruge en ekstra afgift på grund af dens evne til at lagre energi. Selvom kemisk energi frigives med det samme, har vi evnen til at lagre den til at forbruge den, når vi har brug for den. Verdens største batteri bygget af Tesla er i stand til at lagre 100 megawatt strøm.
Liste over de største ulemper ved kemisk energi
1. For at få adgang til kemisk energi må vi generelt stole på forbrænding.
For at opnå energi gennem kemisk energi skal vi generelt skabe en forbrændingsreaktion. Forbrænding giver en fordel, da den øjeblikkeligt gør energi tilgængelig for os. For hver reaktion skal der imidlertid være en lige og modsat reaktion. Når vi brænder genstande, ødelægger vi dem. Når vi forbruger en vare gennem kemisk energi, forsvinder den. Vi kan ikke bruge det gentagne gange.
2. Det er ikke en ren energiform.
Forbrændingsprocessen frigiver biprodukter til atmosfæren, der kan have skadelige langtidsvirkninger. Mængden af biprodukter, der frigives, afhænger af den type materiale, der forbruges gennem kemiske energiprocesser. Kul frigiver store mængder partikler, kuldioxid og kulilte ved forbrænding. Naturgas afgiver derimod meget få emissioner med rene opsamlingsteknologier. Når der kræves ren energi, kan kemiske energiprocesser generelt ikke bruges.
3. Vi kan ikke erstatte kemiske energiressourcer.
Der er milliarder tønder råolie i reserve på vores planet lige nu. Vi har billioner kubikmeter naturgas. Når disse energiressourcer forbruges, forsvinder de imidlertid. Vi har brug for mere produkt for at få mere energi. For træbrændstof, plantebrændstoffer og andre biologiske ressourcer er det lettere at genopbygge vores forsyning, men princippet eksisterer stadig. Når du har brugt den kemiske energi, skal du forbruge mere for fortsat at modtage de ønskede resultater.
4. Kemiske energiressourcer kan være meget dyre.
De fleste former for kemisk energi produceres gennem naturressourcer. Mange af dem er økologiske. Det betyder, at det kan være dyrt at få adgang til disse ressourcer. For at køre vores biler skal vi først raffinere olie til benzin. For at kul kan generere elektricitet, skal vi udvinde det og derefter transportere det, hvor det vil blive forbrugt. Selv boliger med brændeovn skal fælde et træ og kløve stammer for at forbruge energi.
5. Tilgængeligheden af nogle kemiske energiressourcer er ret begrænset.
En af de mest effektive former for kemisk energi, vi bruger i dag, kommer fra uran. Selvom energien modtaget fra kemisk energi gennem uran kan være 20.000 gange større end andre energiformer, er den faktiske tilgængelighed af uran ganske begrænset. Kun en håndfuld lande har fundet tilgængelige uranressourcer. Når uran er forbrugt, skal det udskiftes for at fortsætte med at bruge den teknologi. Det betyder, at den infrastruktur, vi bygger til kemiske energiløsninger, kan blive ubrugelig, hvis vi mister adgangen til de kernematerialer, der bruges.
6. Kemisk energi kan producere giftigt affald.
En af de største ulemper ved kemisk energi er, at varme kun er et biprodukt ved dets frigivelse. Mange former for kemisk energi vil også frigive stråling under energiproduktionsprocessen. Vi har teknologier, der styrer eksponeringsniveauerne for denne strålingsemission, selvom det ikke reducerer de farer, vi kan støde på. Der har været mere end et dusin atomhændelser, der involverede elektriske installationer og reaktorer på skibe eller ubåde, siden teknologien blev opfundet. Sort lungesygdom er et konstant problem for kulminearbejdere.
7. Vi kan skade andre ved hjælp af kemiske energiteknologier.
Brugen af giftgas i den syriske konflikt er blot et eksempel på, hvordan vi kan skade andre mennesker ved hjælp af kemiske energiteknologier. Missiler affyret af USA, Storbritannien og Frankrig mod syriske anlæg for at stoppe produktion af kemiske våben er en anden måde at omdanne kemisk energi til våben. Det mest ødelæggende eksempel på, hvad vi kan gøre med kemisk energi, blev vist i de sidste dage af Anden Verdenskrig i Japan. Med kemiske energiteknologier har vi bogstaveligt talt magten til at ødelægge vores planet under de rigtige forhold.
8. Kemisk energi kan have utilsigtede ulemper, som vi ikke engang ved om.
Siden begyndelsen af den industrielle revolution har vores planet oplevet mange livsstilsfordele. Vi har arbejdet på at udrydde sygdom. Vi har forbedrede teknologier, der forlænger levetiden. Vi har også gjort havene mere sure og potentielt varmer vores atmosfære med mere end 2 grader og skaber andre ukendte langsigtede problemer, der kan påvirke vores planets sundhed for fremtidige generationer. Vi ser ofte på de umiddelbare fordele ved denne ressource uden at overveje, hvad der kan ske 10, 50 eller 100 år fra nu.
De største fordele og ulemper ved kemisk energi giver os mulighed for at se, hvor fordelagtig denne ressource er for os. De viser os også, hvor meget ødelæggelse kemisk energi kan forårsage under visse betingelser. Vi har et ansvar for at bruge kemisk energi på en måde, der gavner os i dag, i morgen og i fremtiden.
