การถ่ายเทความร้อนแฝงคืออะไร?

การเปลี่ยนผ่านระหว่างเฟสของแข็ง ของเหลว และก๊าซของวัสดุเกี่ยวข้องกับพลังงานจำนวนมาก พลังงานที่จำเป็นสำหรับการเปลี่ยนแปลงเรียกว่าการถ่ายเทความร้อนแฝง เมื่อเร็ว ๆ นี้ นักวิจัยด้านพลังงานทดแทนกำลังมองหาวิธีที่การถ่ายเทความร้อนแฝงนี้สามารถใช้เก็บพลังงานได้จนกว่าจะจำเป็น ตัวอย่างเช่น การศึกษาของกระทรวงพลังงาน (DOE) กำลังพิจารณาว่าพลังงานแสงอาทิตย์แบบเข้มข้นสามารถใช้เกลือหลอมเหลวเพื่อเก็บพลังงานความร้อนได้หรือไม่

เมื่อสารสองชนิดที่มีอุณหภูมิต่างกันมาสัมผัสกัน สารที่มีอุณหภูมิสูงกว่าจะถ่ายเทความร้อนไปยัง สารที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าในกระบวนการที่เรียกว่า "การถ่ายเทความร้อนที่สมเหตุสมผล" เช่น เวลาพระอาทิตย์ตก อากาศจะเย็นลงและเย็นกว่า than พื้น. พื้นดินถ่ายเทความร้อนบางส่วนไปในอากาศทำให้พื้นดินเย็นลงและอากาศอุ่นขึ้น

ณ จุดที่สารตัวใดตัวหนึ่งพร้อมที่จะเปลี่ยนสถานะหรือเฟส (ของแข็งเป็นของเหลว ของเหลวเป็นก๊าซ ฯลฯ) ความร้อนถูกถ่ายเทจากสารหนึ่งโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่สอดคล้องกันในสารอื่น สาร กระบวนการปล่อยหรือดูดซับความร้อนโดยไม่เปลี่ยนอุณหภูมินี้เรียกว่า "การถ่ายเทความร้อนแฝง"

ปริมาณความร้อนที่ต้องเติมลงในของเหลวเพื่อเปลี่ยนเป็นก๊าซ (เช่น น้ำเป็นไอน้ำ) เรียกว่า "ความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ" ในขณะที่ ปริมาณความร้อนที่ต้องเติมลงในของแข็งเพื่อเปลี่ยนเป็นของเหลว (น้ำแข็งเป็นน้ำ) คือ "ความร้อนแฝงของการหลอมเหลว" ปริมาณพลังงานที่ต้องเติม การเปลี่ยนเฟสของสารหนึ่งกรัมมีค่ามากกว่าพลังงานที่จำเป็นในการทำให้อุณหภูมิของสารเดียวกันหนึ่งกรัมเพิ่มขึ้นหนึ่งองศา เซลเซียส. พลังงานที่จำเป็นในการเพิ่มกรัมหนึ่งองศาเรียกว่า "ความร้อนจำเพาะ" ของสาร น้ำมีความร้อนจำเพาะ 1 แคลอรี/กรัม °C และความร้อนหลอมเหลว 79.7 แคลอรี/กรัม

พลังงานไม่สูญหายระหว่างการถ่ายเทความร้อนแฝง ตัวอย่างเช่น การละลายของน้ำแข็งทำให้ความร้อนแฝงถูกดูดซับ เมื่อไหร่ น้ำค้างความร้อนแฝงจะถูกปล่อยออกมา ในทำนองเดียวกันเมื่อน้ำระเหยก็จะดูดซับพลังงาน แต่เมื่อน้ำควบแน่นพลังงานจะถูกปล่อยออกมา

แหล่งพลังงานทางเลือกจำนวนมากมีจำกัด เนื่องจากไม่สามารถผลิตพลังงานได้อย่างต่อเนื่อง เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ผลิตได้เมื่อดวงอาทิตย์ส่องแสงเท่านั้น และกังหันลมทำงานได้ก็ต่อเมื่อลมพัดเท่านั้น ส่งผลให้มีการวิจัยเพิ่มขึ้นถึงวิธีการเก็บพลังงานที่มีต้นทุนต่ำและมีประสิทธิภาพจนถึง จำเป็น (เช่น เก็บไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ส่วนเกินที่ผลิตในวันที่แดดจัดเพื่อใช้ในช่วง กลางคืน).
ระบบกักเก็บพลังงานความร้อนแฝง (LHTES) สามารถเก็บและปล่อยพลังงานจำนวนมากในขณะที่สารละลายและแข็งตัว จำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อตัดสินใจว่าวัสดุชนิดใดมีคุณสมบัติที่เหมาะสม ซึ่งสามารถช่วยให้ทุกอย่างตั้งแต่รถยนต์ไปจนถึงโรงงานสามารถใช้การถ่ายเทความร้อนแฝงได้อย่างมีประสิทธิภาพ