سواء كنت تعرف ذلك أم لا، فإن الهواء المضغوط يشارك في كل جانب من جوانب حياتنا، بدءًا من البالونات في حفلة عيد ميلادك وحتى الهواء الموجود في إطارات سياراتنا ودراجاتنا. ربما تم استخدامه أيضًا عند صنع الهاتف أو الجهاز اللوحي أو الكمبيوتر الذي تشاهده عليه.
المكون الرئيسي للهواء المضغوط، كما قد تكون خمنت بالفعل، هو الهواء. الهواء عبارة عن خليط غازي، مما يعني أنه يتكون من العديد من الغازات. في المقام الأول هذه هي النيتروجين (78٪) والأكسجين (21٪). ويتكون من جزيئات هواء مختلفة لكل منها قدر معين من الطاقة الحركية.
وتتناسب درجة حرارة الهواء بشكل مباشر مع متوسط الطاقة الحركية لهذه الجزيئات. وهذا يعني أن درجة حرارة الهواء ستكون مرتفعة إذا كان متوسط الطاقة الحركية كبيرًا (وتحرك جزيئات الهواء بشكل أسرع). ستكون درجة الحرارة منخفضة عندما تكون الطاقة الحركية صغيرة.
يؤدي ضغط الهواء إلى تحرك الجزيئات بسرعة أكبر، مما يؤدي إلى زيادة درجة الحرارة. وتسمى هذه الظاهرة "حرارة الضغط". إن ضغط الهواء هو حرفيًا إجباره على الدخول في مساحة أصغر ونتيجة لذلك تقريب الجزيئات من بعضها البعض. الطاقة التي يتم إطلاقها عند القيام بذلك تساوي الطاقة اللازمة لدفع الهواء إلى الفضاء الأصغر. وبعبارة أخرى فإنه يخزن الطاقة لاستخدامها في المستقبل.
لنأخذ البالون على سبيل المثال. عن طريق نفخ البالون، يتم دفع الهواء إلى حجم أصغر. والطاقة الموجودة في الهواء المضغوط داخل البالون تساوي الطاقة اللازمة لتضخيمه. عندما نفتح البالون وينطلق الهواء، فإنه يبدد هذه الطاقة ويجعله يطير بعيدًا. وهذا أيضًا هو المبدأ الأساسي لضاغط الإزاحة الإيجابية.
يعد الهواء المضغوط وسيلة ممتازة لتخزين ونقل الطاقة. إنها مرنة ومتعددة الاستخدامات وآمنة نسبيًا مقارنة بالطرق الأخرى لتخزين الطاقة، مثل البطاريات والبخار. البطاريات كبيرة الحجم ولها عمر شحن محدود. من ناحية أخرى، البخار ليس فعالاً من حيث التكلفة ولا سهل الاستخدام (يصبح ساخنًا للغاية).
وقت النشر: 08 أبريل 2022