سواء أدركت ذلك أم لا، يدخل الهواء المضغوط في كل جانب من جوانب حياتنا، بدءًا من البالونات في حفلة عيد ميلادك وصولًا إلى الهواء الموجود في إطارات سياراتنا ودراجاتنا. وربما استُخدم أيضًا في صناعة الهاتف أو الجهاز اللوحي أو الكمبيوتر الذي تشاهد عليه هذا النص.
المكون الرئيسي للهواء المضغوط، كما قد تكون خمنت، هو الهواء. الهواء خليط غازي، أي أنه يتكون من غازات عديدة، أهمها النيتروجين (78%) والأكسجين (21%). ويتكون من جزيئات هواء مختلفة، لكل منها مقدار معين من الطاقة الحركية.
تتناسب درجة حرارة الهواء طرديًا مع متوسط الطاقة الحركية لجزيئاته. وهذا يعني أن درجة حرارة الهواء ستكون مرتفعة إذا كان متوسط الطاقة الحركية كبيرًا (وتتحرك جزيئات الهواء بسرعة أكبر). وستكون درجة الحرارة منخفضة عندما تكون الطاقة الحركية صغيرة.
يؤدي ضغط الهواء إلى زيادة سرعة حركة جزيئاته، مما يرفع درجة حرارته. تُعرف هذه الظاهرة باسم "حرارة الضغط". ويتمثل ضغط الهواء في إجباره على التواجد في حيز أصغر، وبالتالي تقريب جزيئاته من بعضها. وتُعادل الطاقة المنبعثة خلال هذه العملية الطاقة اللازمة لضغط الهواء إلى الحيز الأصغر. بمعنى آخر، يتم تخزين الطاقة لاستخدامها لاحقًا.
لنأخذ البالون كمثال. عند نفخ البالون، يندفع الهواء إلى حجم أصغر. الطاقة الموجودة في الهواء المضغوط داخل البالون تساوي الطاقة اللازمة لنفخه. عندما نفتح البالون وينطلق الهواء، فإنه يُبدد هذه الطاقة ويتسبب في اندفاعه بعيدًا. هذا هو المبدأ الأساسي لضاغط الإزاحة الموجبة.
يُعدّ الهواء المضغوط وسيلةً ممتازةً لتخزين الطاقة ونقلها. فهو مرن ومتعدد الاستخدامات وآمن نسبيًا مقارنةً بوسائل تخزين الطاقة الأخرى، كالبطاريات والبخار. فالبطاريات ضخمة ولها عمر شحن محدود. أما البخار، فهو غير اقتصادي وغير عملي (إذ ترتفع درجة حرارته بشدة).
تاريخ النشر: 8 أبريل 2022