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Le transizioni tra fasi solide, liquide e gassose di un materiale comportano grandi quantità di energia. L'energia richiesta per la transizione è nota come trasferimento di calore latente. Recentemente, i ricercatori di energia alternativa hanno studiato i modi in cui questo trasferimento di calore latente può essere utilizzato per immagazzinare energia fino a quando necessario. Ad esempio, uno studio del Dipartimento dell'Energia (DOE) sta valutando se l'energia solare concentrata potrebbe utilizzare sale fuso per l'accumulo di energia termica.
Trasferimento di calore sensibile
Quando due sostanze con temperature diverse vengono messe in contatto tra loro, la sostanza con la temperatura più alta trasferisce il calore alla sostanza con la temperatura più bassa in un processo chiamato "trasferimento di calore sensibile". Ad esempio, quando il sole tramonta, l'aria diventa più fredda e diventa più fredda del suolo. Il terreno trasferisce parte del suo calore nell'aria causando un raffreddamento del terreno e un riscaldamento dell'aria.
Trasferimento di calore latente
Nel punto in cui una delle sostanze è pronta a cambiare stato o fasi (da solido a liquido, da liquido a gas, ecc.), Il calore viene trasferito da una sostanza senza un corrispondente spostamento di temperatura nell'altra sostanza. Questo processo di rilascio o assorbimento del calore senza modificare la temperatura è noto come "trasferimento di calore latente".
tipi
La quantità di calore che deve essere aggiunta a un liquido per cambiarlo in un gas (cioè, l'acqua in vapore) è chiamata "calore latente di vaporizzazione", mentre la quantità di calore che deve essere aggiunta a un solido per cambiarlo in un liquido (dal ghiaccio all'acqua) è il "calore latente della fusione". La quantità di energia che deve essere aggiunta per cambiare la fase di un grammo di una sostanza è molto maggiore dell'energia richiesta per aumentare la temperatura di un grammo della stessa sostanza di un grado Celsius. L'energia necessaria per aumentare di un grado di un grammo si chiama "calore specifico" della sostanza. L'acqua ha un calore specifico di 1 caloria / grammi ° C e un calore di fusione di 79,7 cal / grammo.
considerazioni
L'energia non viene persa durante il trasferimento di calore latente. Ad esempio, lo scioglimento del ghiaccio provoca l'assorbimento del calore latente. Quando l'acqua si congela, il calore latente viene rilasciato. Allo stesso modo, quando l'acqua evapora, assorbe energia, ma quando l'acqua si condensa, l'energia viene rilasciata.
Benefici
Molte fonti di energia alternative sono limitate perché non possono fornire una produzione di energia costante. I generatori solari producono solo quando il sole splende e le turbine eoliche funzionano ovviamente solo quando il vento soffia. Ciò ha portato ad una maggiore ricerca di modi efficaci ed economici per immagazzinare l'energia fino al momento necessario (ad esempio, per immagazzinare l'elettricità solare in eccesso prodotta in una giornata di sole da utilizzare durante la notte).
I sistemi di accumulo di energia termica a calore latente (LHTES) potrebbero immagazzinare e scaricare grandi quantità di energia quando le sostanze si sciolgono e si solidificano. Sono necessarie ulteriori ricerche per decidere quali materiali hanno le giuste caratteristiche che potrebbero consentire a tutto, dalle automobili alle fabbriche di utilizzare efficacemente il trasferimento di calore latente.