0.2 Energiomvandlingar

Det är faktiskt så att energi inte kan skapas eller förstöras utan endast omvandlas. All energi blir värme till slut. Vad finns det då för omvandlingar?

I till exempel en bil sker många olika energiomvandlingar. När bensinen förbränns i cylindrarna omvandlas bensinens kemiska energi till värmeenergi. Den volymökning som sker av gasen i cylindrarna omvandlas till en mindre del till mekanisk energi som driver bilen (via kolv, vevaxel, växellåda, axlar, kardan och vidare ut till hjulen). Den största delen av bensinen omvandlas dock till värmeenergi som kyls bort via kylaren.

När bilens fart ökar omvandlas den mekaniska energin som driver hjulen till rörelseenergi hos bilen. Friktion mot luften omvandlar en del av energin till värme i omgivande luft. Vid bromsning omvandlas rörelseenergi till värme i bromsarna. Det märks genom att skivorna och bromsbeläggen blir heta.

Även Du själv omvandlar energi just nu! Energin (man brukar tala om kalorierna) i den mat Du har ätit omvandlas till energi i kroppen, och gör att Du kan hålla kroppstemperaturen på 37°C, vilket är högre än rumstemperaturen på cirka 20°C. Du avger just nu cirka 70 Watt värmeenergi till omgivningen.

Den största energiomvandlingen vid en ugn sker när bränslets kemiska energi, i till exempel olja, omvandlas till värme genom förbränningen. Värmen i lågan omvandlas till värmestrålning och till heta avgaser. Energi överförs både till ugnsväggar och till det material som skall värmas i ugnen. I elektriska ugnar omvandlas elenergi till värme i motståndselementen som börjar glöda. Dessa avger värme i ugnen. (I senare avsnitt diskuteras energiomvandling i ugnar mer detaljerat.)

Det finns förluster vid alla energiomvandlingar. Med begreppet verkningsgrad anger man hur stor del av den tillförda energin som omvandlas till ”nyttig” energi. Om hälften av energin blir nyttig energi talar man om en verkningsgrad på 50 %.

Generellt gäller: Nyttig energi (%) + förluster (%) =100 %

I ugnsfallet vill man värma ämnen. Det bästa vore förstås, om all energi som tillförs ugnen kunde omvandlas till värmeenergi i ämnen, men detta är dock omöjligt. Med verkningsgraden kan man alltså ange hur stor del av bränslets energi som omvandlas till värme i ämnen.

En verkningsgrad på 40 % betyder alltså att 40 % av bränslets kemiska energi blivit värme i ämnen, medan 60 % har omvandlats till annan energi, till exempel i avgaser, kylvatten, varma ugnsväggar, förluster genom luckor etc.

Verkningsgrader i ugnar kan variera kraftigt beroende på ugnens värmningssätt, driftförhållanden med mera. (Se senare delkapitel.)