هوای فشرده

شاید ندانید ولی هوای فشرده در همه جنبه های زندگی شما دخیل است، از بادکنک های مهمانی تولد گرفته تا هوای لاستیک ماشین ها و دوچرخه های ما. حتی در ساخت تلفن، رایانه های رومیزی و لپتاپ نیز استفاده می شود.

همانطور که احتمالا حدس زده اید، ماده اصلی هوای فشرده، هوا است. هوا یک مخلوط گازی است، که از گازهای زیادی تشکیل شده و شامل نیتروژن (78٪) و اکسیژن (21٪) است. در حقیقت از مولکول‌های مختلف هوا تشکیل شده و هرکدام از این‌ها مقدار مشخصی انرژی جنبشی دارند.

دمای هوا با میانگین انرژی جنبشی این مولکول ها رابطه مستقیم دارد. یعنی اگر متوسط انرژی جنبشی زیاد باشد (و مولکول های هوا سریعتر حرکت کنند) دمای هوا بالا خواهد بود و وقتی انرژی جنبشی کم باشد دمای هوا کم خواهد بود.

فشرده سازی هوا باعث حرکت سریعتر مولکول ها و در نتیجه افزایش دما می شود. این پدیده “گرمای فشرده سازی” نامیده می شود. فشرده سازی هوا به معنای واقعی کلمه حبس کردن آن در فضای کوچکتر و بالطبع نزدیک شدن مولکول ها به یکدیگر است. انرژی ای که هنگام انجام این کار آزاد می شود برابر است با انرژی مورد نیاز برای وارد کردن هوا به فضای کوچکتر. به عبارت دیگر انرژی را برای استفاده در آینده ذخیره می کند.

برای مثال یک بالون را در نظر بگیرید. با باد کردن بالون، هوا مجبور است کم حجم‌تر شود. انرژی موجود در هوای فشرده شده درون بالون برابر با انرژی مورد نیاز برای باد کردن آن است. وقتی بالون را باز می کنیم و هوا آزاد می‌شود، این انرژی پراکنده شده و باعث پرواز بالون می‌شود. این اصل اساسی کمپرسور جابجایی مثبت است.

هوای فشرده یک محیط عالی برای ذخیره و انتقال انرژی است. در مقایسه با سایر روش های ذخیره انرژی مانند باتری و بخار، انعطاف پذیر، متنوع و نسبتاً ایمن است. باتری ها حجیم هستند و عمر شارژ محدودی دارند. از طرف دیگر، بخار نه مقرون به صرفه است و نه کاربر پسند (بسیار گرم می شود).