Καύσιμο

Καύσιμα λέγονται οι ουσίες που ενώνονται με το οξυγόνο παράγοντας θερμότητα (ή όπως λέγεται συνήθως πιο επιστημονικά καίγονται με εξώθερμη αντίδραση). Τα καύσιμα χρησιμοποιούνται σε μια πληθώρα τεχνικών εφαρμογών για την παραγωγή ενέργειας, πιο ειδικά θερμικής ενέργειας (θερμότητας).

Γενικά

Ένα μεγάλο πλήθος ουσιών φυσικής ή τεχνητής προέλευσης μπορούν να χρησιμοποιηθούν σαν καύσιμα, αλλά μόνο ένας ορισμένος αριθμός από αυτές έχουν πρακτική αξία από τεχνική άποψη για παραγωγή ενέργειας. Ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα για να γίνει κατανοητή αυτή η λεπτή διαφορά είναι τα μέταλλα: τα μέταλλα δεν καίγονται (εκτός από το μαγνήσιο), όμως κάποια μέταλλα κάτω από ορισμένες συνθήκες ενώνονται με το οξυγόνο πολύ εύκολα. Έτσι π.χ. ο σίδηρος όταν είναι σε λεπτό διαμερισμό καίγεται και αυτό μπορούμε να το παρατηρήσουμε εύκολα κατά το κόψιμο μιας σιδηρόβεργας με ένα τροχό. Η παραγόμενη θερμότητα από αυτού του είδους τις καύσεις δεν είναι τεχνικά εκμεταλλεύσιμη.

Το κριτήριο επομένως για να χαρακτηριστεί μια ουσία καύσιμο, τουλάχιστον από τεχνική άποψη, είναι η παραγόμενη θερμότητα από την καύση της να είναι τεχνικά εκμεταλλεύσιμη, να μπορεί δηλαδή να μετατραπεί σε μηχανικό έργο στις (θερμικές) μηχανές.

Η ανάπτυξη της πυρηνικής φυσικής και συνακόλουθα της πυρηνικής τεχνολογίας, έχει διευρύνει την έννοια των καυσίμων περιλαμβάνοντας σε αυτά και ουσίες για τις οποίες η παραγόμενη θερμότητα δεν προέρχεται από καύση, αλλά από πυρηνικές αντιδράσεις, δηλαδή διεργασίες που γίνονται σε ατομικό επίπεδο στους πυρήνες των μορίων των ουσιών αυτών.

Έτσι, ο ορισμός για τα καύσιμα έχει πλέον διευρυνθεί, για την τεχνολογία:

Καύσιμα είναι ουσίες που απελευθερώνουν ενέργεια κατά μία συμβατική ή πυρηνική αντίδραση και η ενέργεια αυτή είναι εκμεταλλεύσιμη, δηλαδή μπορεί να μετατραπεί σε μηχανικό έργο από θερμικές μηχανές.

Το πιο διαδεδομένο καύσιμο, αλλά και το πρώτο που χρησιμοποιήθηκε από τον άνθρωπο είναι η βιομάζα. Τα πιο συνηθισμένα καύσιμα σήμερα, είναι τα προϊόντα της απόσταξης του αργού πετρελαίου, δηλαδή το πετρέλαιο η βενζίνη, η κηροζίνη κλπ.

Κατάταξη των καυσίμων

Τα καύσιμα μπορούν να καταταγούν με πολλούς τρόπους. Μια βασική διάκριση είναι τα "Φυσικά καύσιμα" και τα "Τεχνητά καύσιμα", όπου τα μεν πρώτα χρησιμοποιούνται απ΄ ευθείας από τη φύση, τα δε δεύτερα κατόπιν επεξεργασίας, εν προκειμένω:

• Φυσικά καύσιμα είναι: οι λιθάνθρακες, το ακατέργαστο πετρέλαιο ή νάφθα, το μεθάνιο κ.λπ.,
• Τεχνητά καύσιμα είναι: το κωκ, οι πλινθίδες (κοινώς μπρικέττες), το πετρέλαιο λεβήτων, το πετρέλαιο ντίζελ, η βενζίνη, το οινόπνευμα, το φωταέριο κ.λπ.

Επίσης άλλη διάκριση γίνεται ανάλογα της κατάστασης των καυσίμων που χρησιμοποιούνται, όπου και διακρίνονται σε: στερεά, υγρά και αέρια, όπου εν προκειμένω:

• Στερεά καύσιμα είναι: ο λιγνίτης, ο λιθάνθρακας, ο ανθρακίτης, το κωκ κ.λπ.
• Υγρά καύσιμα είναι: το φωτιστικό πετρέλαιο, το πετρέλαιο ντίζελ, το βαρύ πετρέλαιο ή μαζούτ, το οινόπνευμα, η βενζίνη κ.λπ.
• Αέρια καύσιμα είναι: το υγραέριο, το φωταέριο, το φυσικό αέριο πρωκτοειδες

Σημειώνεται ότι όλα τα παραπάνω καύσιμα χρησιμοποιούνται στη παραγωγή θερμότητας σε διάφορους τύπους θερμικών μηχανών. Περισσότερη δε εφαρμογή έχουν τα στερεά και υγρά καύσιμα, ενώ τα αέρια παραμένουν σε περιορισμένη χρήση στη βιομηχανία.

Τελευταία με την ανάπτυξη της πυρηνικής τεχνολογίας όλα τα παραπάνω καύσιμα χαρακτηρίζονται συμβατά καύσιμα σε αντίθεση με τα πυρηνικά καύσιμα όπως π.χ. το ουράνιο.

Θερμαντική ικανότητα καυσίμου

Θερμαντική ικανότητα καυσίμου', ή θερμογόνος δύναμη καυσίμου ονομάζεται το ποσό θερμότητας που παράγεται από την τελεία καύση 1 kg, ή 1 lb αυτού. Τα διάφορα καύσιμα ανάλογα της χημικής τους σύστασης παρουσιάζουν διάφορη θερμογόνο δύναμη.

Η θερμαντική ικανότητα παριστάνεται γενικά με το γράμμα Η, η οποία και διακρίνεται σε ανωτέρα (Ηα) και κατωτέρα (Ηκ). Γενικά η ανωτέρα αποτελεί αντικείμενο των εργαστηριακών μετρήσεων, ενώ η κατωτέρα αποτελεί ευρύτερο ενδιαφέρον στις βιομηχανίες.
Η θερμαντική ικανότητα καυσίμου μετρείται σε παραγόμενες θερμίδες kcal, ή BTU από την μονάδα βάρους του καυσίμου, όπου οι μονάδες και η σχέση αυτών είναι: 1 kcal/kg = 1,8 BTU/lb.
Εργαστηριακά η θερμαντική ικανότητα των καυσίμων προσδιορίζεται με ειδικά όργανα καλούμενα θερμιδόμετρα που υφίστανται αντίστοιχα για στερεά, υγρά και αέρια καύσιμα. Τα πλέον σε χρήση τέτοια θερμιδόμετρα είναι το ερμιδόμετρο ή βόμβα Μάλερ, το θερμιδόμετρο Μπερτελό και το θερμιδόμετρο Γιούνκερ.

Δείτε επίσης

• Βιοκαύσιμα

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

• Πολυμέσα σχετικά με το θέμα Fuels στο Wikimedia Commons
• Λεξιλογικός ορισμός του καύσιμο στο Βικιλεξικό