Teplo chemické reakce a paliva

Při některých reakcích se teplo uvolňuje (např. při hoření zemního plynu), při jiných se spotřebovává (např. při pálení vápence).

Chemické reakce se dělí na exotermické (při nich se teplo uvolňuje) a endotermické (teplo se spotřebovává při reakci).

Teplo, které se uvolňuje nebo spotřebovává při chemické reakci, se nazývá „molární teplo reakce“. Molární teplo reakce je číselně rovno teplu, které se uvolní (či spotřebuje) při reakci takových látkových množství výchozích látek, která udávají stechiometrické koeficienty.

Reakce, u níž je uvedena hodnota molárního tepla reakce se nazývá termochemická reakce. U těchto reakcí se uvádí také stav látek (s – solid – pevná látka; l – liquid – kapalná látka; g – gas – plynná látka; aq – aqua – látka ve vodném roztoku).

Paliva

Paliva musejí splňovat dvě podmínky – náklady na jejich těžbu musí být co nejmenší a jejich spalování musí být v praxi snadno uskutečnitelné. Palivy jsou kapalné, plynné i pevné látky. Dělí se na přírodní a umělé či fosilní a současná. Zdrojem tepla jsou reakce hoření paliv se vzdušným kyslíkem.

Uhlí

Uhlí je hořlavá hornina vzniklá před stovkami milionů let z odumřelých rostlin. Kvalita uhlí závisí na obsahu uhlíku – černé uhlí ho obsahuje 75-95 %, hnědé uhlí jen 60-75 %. Využívá se jako palivo či surovina pro chemický průmysl.

Uhlí se zpracovává karbonizací za nepřístupu vzduchu – tepelný rozklad. Probíhá při teplotě 900°C v koksárnách nebo plynárnách. Hlavními produkty jsou plyn (koksárenský nebo svítiplyn), používá se jako palivo, černouhelný dehet - získává se z něj lehký, střední, těžký a antracénový olej (benzen, naftalen a antracén), koks - využívá se jako palivo při výrobě železa. Hnědé uhlí se používá jako palivo.

Ropa

Ropa je směs uhlovodíků a sloučeniny dusíku, kyslíku a síry. Složení ropy ovlivňuje její naleziště. Tato látka vznikla v průběhu milionů let usazováním drobných živočichů a rostlin na mořském dně. Za nepřístupu vzduchu a účinkem bakterií postupně vznikala ropa a zemní plyn, které se těží vrty do zemské kůry nebo do dna moře.

Ropa se zpracovává destilací v rafinériích minerálních olejů (u nás Paramo, Ostramo a Koramo).

Hlavní produkty ropy:
Plynné produkty (propan-butan)
Benzín – používá se jako palivo do zážehových motorů, jako rozpouštědlo nečistot a barev
Petrolej – využívá se jako palivo proudových a tryskových letadel, jako rozpouštědlo, k výrobě benzínu a ke svícení
Plynný olej – motorová nafta – využívá se pro dieselové motory a jako topná nafta
Mazut – využívá se k topení, dále se zpracovává vakuovou destilací.

Hlavními produkty mazutu jsou olej a asfalt. Eleje se používají jako mazadla. Dělí se na parafín (použití na svíčky, pasty a krémy) a vazelínu (technická jako mazadlo strojů či čistí na masti a krémy v kosmetice). Asfalt se používá na silnice, ve stavebnictví jako izolační materiál proti vlhkosti.

Jaderná energie

Jaderná energie vzniká při reakcích probíhajících v jádrech atomů. Jaderná přeměna je doprovázena jaderným zářením.

3 druhy:
Alfa záření – proud heliových jader
Beta záření – proud elektronů
Gama záření – proud fotonů – nejsilnější.

Schopnost některých látek samovolně vydávat toto záření se nazývá radioaktivita. Látky, jež toto záření vydávají, jsou radioaktivní. Jaderná energie se používá jako zdroj – spotřeba energie vzrůstá, většina zdrojů není obnovitelná, je nutné věnovat pozornost obnovitelným zdrojům.

Výhody a nevýhody paliv

Uhlí - problémem jsou přeprava, nehody při těžbě, ničení půdy a při spalování vzniká oxid uhličitý a siřičitý, uniká popílek. Výhodami jsou značné zásoby a nenáročné skladování.

Ropa - problémem je přeprava a skladování s rizikem úniku, nebezpeční požáru, vznik oxidů siřičitého a uhličitého. Výhodou je, že se jedná o dostupný zdroj s možností přímého využití.

Zemní plyn - problémem je nebezpečí požáru a vznik oxidu siřičitého. Výhodou je, že jde o nejčistší dostupný energetický zdroj s přímým využitím.

Jaderná energie - problémem je, že je nutné pracovat s radioaktivním materiálem, ukládání odpadu a riziko nehod s vlivem na obyvatelstvo a životní prostředí. Výhodou je, že za normálního provozu jde o velice čistý zdroj.

Nevýhody obnovitelných zdrojů

Nevýhodou elektráren na vodních tocích je riziko protržení hráze přehrady a narušení biologické rovnováhy v krajině. U elektráren využívajících sluneční záření jsou vysoké náklady na pořízení slunečních kolektorů a to, že dochází k ohřevu jen na malou teplotu. Rostlinné a živočišné produkty způsobují, že se půda využívá pro jiné než zemědělské účely. Využití geotermální energie ohřívá jen na malou teplotu.