الكفاءة الثيرموديناميكية روح التصميم الفعال لأنظمة الطاقة

الثيرموداينميك هي وسيلتنا لنبصر الطاقة بشكلها الحقيقي, فكما يعلم البعض ان الطاقة هو ناتج نشاط معين لشغل ميكانيكي او كيميائي او كهربائي.. كيف نبصر هذه النشاطات بالثيرموداينمك؟

الجواب ممكن اقتباسه من عبارة ان الطاقة ممكن ان تتحول من شكل الى آخر ولا يمكن تحديثها او فنائها من العدم الفيزيائي.. كل جسيمات الكون تتحرك بطريقة عشوائية وعشوائية مقيدة حسب حالاتها عند حرارات اعلى من الصفر المطلق.. هذه الجزيئات قد تتحرك نتيجة حرارة المحيط او حركتها تولد حرارة او ضغط يتحول لحرارة او العكس (هناك عشرات من الدورات الثيرموديناميكية Thermodynamic cycles).. للتفاضل بين هذه السايكلات هناك مقياس يسمى الكفائة Effeciency او الكفاءة performance وهو مقياس تحويل الطاقة الحرارية او الميكانيكية ناتجة عن جريان الموائع الرياح والانهار الى شغل كهربائي او ربط الطاقة الحرة الكيميائية مع الطاقة الكهربائية الخالصة.. على ما يبدو ان الموضوع اصبح اكثر تعقيدا بوجود الثيرموداينمك لكن وجودها لفك كل التعقيدات .. مثلا لو تمكنت من توليد شغل ميكانيكية يعادل 0.5 الطاقة التي تولدت نتيجة الاحتراق الوقودي افضل من نفس المقدار منشغل يتطلب كمية اعلى من الوقود..

ا حيث الحرارة التي لتسهم بتوليد الشغل الميكانيكي تصبح حرارة ضائعة .. فلتحسين كفاءة السايكل ان المهندسون والباحثون امام خياران لا ثالث لهما اما زيادة الاحتراق وكمية المحروقات او تقليل الحرارة الضائعة هذه هي الفلسفة العامة من الثيرموداينمك في توليد الطاقة فظهرت الكثير الكثير من التقنيات التي تعمل بهذا الاتجاه.. وبهذا يتمكن العلماء من رؤية الطاقة بأستخدام الثيرموداينمك وعن طريقها يضعون الاعتبارات التصميمية..