Как работает ископаемое топливо?

Ископаемое топливо: его происхождение

Ископаемое топливо заставляет индустриальный мир идти. Но бензин, нефть, уголь и другие виды ископаемого топлива имеют некоторые серьезные недостатки. Одним из них является то, что они являются невозобновляемыми источниками энергии. Другое — то, что их потребление производит вредные побочные продукты, особенно углекислый газ. Оба эти прискорбных качества имеют непосредственное отношение к происхождению ископаемого топлива и тому, как оно работает.

Земля во время позднего каменноугольного периода

Сказать, что ископаемые виды топлива являются невозобновляемым ресурсом, означает, что их доступно ограниченное количество, и обстоятельства, которые их создали, скорее всего, больше не повторится. Согласно биогенной теории, ископаемое топливо начиналось как растения, водоросли и микроскопические животные, которые жили много миллионов лет назад. Период, наиболее продуктивный из ископаемого топлива, удачно называют периодом углекислого газа, который начался около 300 миллионов лет назад и длился около 60 миллионов лет. Земля в течение большинства этих миллионов лет не поддерживала жизнь крупных животных. Динозавры и их кости появились позже и не способствуют ископаемому топливу. Месторождения углистых ископаемых встречаются по всему миру в различных концентрациях.

Печать каменноугольных растений девятнадцатого века

После их смерти живые существа этого периода не просто разлагались, как большинство живых существ. Вместо этого погружение в грязь или воду защитило их от ухудшающего воздействия кислорода. Окаменелости остались там, где они были, пока мир вокруг них изменился. Энергия, которую живые существа воспринимали от солнца, была в некотором смысле также окаменелой. Когда океаны образовывались и исчезали, а слои земли оседали и накапливались, молекулы окаменелостей глубоко под землей реагировали на давление и тепло, разрушаясь. Они стали простыми соединениями, называемыми углеводородами, и именно их существование в этом состоянии делает эти ископаемые виды топлива ценными в качестве источника энергии.

Производство энергии

Горение угля производит тепло и свет.

Углеводороды ископаемого топлива производят энергию посредством процесса, называемого сжиганием. Когда кусок угля, например, подвергается зажженной спичке, он горит. Пламя спички вводит кислород в соединение водорода и углерода, и образуются новые связи диоксида углерода и воды. Образование этих новых связей приводит к энергии, воспринимаемой как тепло и свет. Окисление, обеспечиваемое спичкой, преобразует скрытую энергию, запасенную в угле, в другую энергию, называемую кинетической.

Способность ископаемого топлива выделять кинетическую энергию делает его мощной силой для движения. Двигатель внутреннего сгорания, который приводит автомобиль в движение, действует как конверсионное устройство, предоставляя ограниченное пространство для топлива и окислителя для создания реакции. Поворот ключа в замке зажигания создает искру, которая реагирует с парами бензина. Происходит взрыв, и газы расширяются, перемещая поршни цилиндра. Электростанции также могут использовать тепло расширяющихся газов после сжигания ископаемого топлива для перемещения генераторов. Движение их в свою очередь создает механическую энергию.

Разные виды ископаемого топлива горят с разной скоростью, потому что организация их углеводородов различна. Кроме того, некоторые из них являются более производительными побочных продуктов, чем другие. Метан, например, горит довольно чисто. Однако при сжигании любого вида ископаемого топлива образуется углекислый газ. Это необходимый продукт реакции.


*