Cómo el combustible se convierte en energía térmica

Definición de un combustible

Un combustible es un material como la madera, el carbón, el gas o el petróleo que se puede quemar para producir calor, luz o energía. Ponemos gasolina en nuestros automóviles, quemamos gas natural en una estufa de gas y quemamos leña en una fogata. Nos ayuda a mantenernos calientes, cocinar nuestra comida y transportarnos rápidamente a lugares distantes. Pero, ¿qué tienen estos combustibles que les dan esta capacidad? ¿Y cómo se convierte el combustible en energía térmica?

Los combustibles contienen energía química y esa energía se libera cuando los quema. Pero, ¿cómo obtuvieron esta energía? Todo se remonta a cómo se formaron, y eso es un poco diferente según el combustible exacto.

Cómo se forma el combustible

La madera obtiene su energía del sol. La madera proviene de los árboles, y esos árboles crecen al tomar la energía luminosa del sol y usarla para crear azúcares como la glucosa, que alimentan sus células. La madera que quemamos se creó a partir de esta energía proporcionada por el sol y luego se almacenó en la madera.

Los combustibles fósiles como el carbón, el gas natural y el petróleo se formaron cuando las plantas, los animales y la vida marina muertos fueron comprimidos por capas de sedimentos y rocas durante millones de años. Las plantas y los animales obtuvieron la energía a través de la red trófica: algunos animales se comieron a otros animales, otros comieron plantas, pero eventualmente, si retrocedes lo suficiente en la red trófica, toda la energía proviene de las plantas, que obtienen su energía del sol. Entonces, incluso los combustibles fósiles como el carbón y el petróleo obtienen la energía originalmente del sol. La única diferencia es que tardaron millones de años en comprimirse lo suficiente para convertirse en la forma que quemamos.

Por eso los combustibles contienen energía. ¿Pero cómo lo lanzamos? ¿Cómo se convierte el combustible en energía térmica?

Cómo el combustible se convierte en energía térmica

Cuando quema un combustible, puede sentir los efectos desde la distancia. Si crea una fogata gigantesca, puede mantenerlo caliente durante mucho tiempo y proporcionar luz en la oscuridad. Esta energía se almacenó dentro del combustible y se libera cuando se quema en un proceso llamado combustión.

La combustión es donde se quema un combustible en presencia de un oxidante, que generalmente es solo oxígeno en el aire. Las reacciones de combustión convierten el combustible y el oxígeno en agua y dióxido de carbono. Por ejemplo, si quemara metano, obtendría la reacción representada en la siguiente fórmula:

Metano + Oxígeno => Dióxido de carbono + Agua + Energía (o calor), o:

CH 4 + 2O 2 => CO 2 + 2H 2 O + energía (nuevamente, calor)

Se sabe que las reacciones de combustión son exotérmicas, lo que significa que producen mucho calor. Esto sucede porque los enlaces en las moléculas de combustible (que se llaman hidrocarburos) tienen más energía almacenada en su interior que los enlaces en las moléculas que se crean (agua y dióxido de carbono). Pero como la energía no se crea ni se destruye, la energía sobrante tiene que ir a alguna parte, por lo que se libera en forma de calor. Y así es como el combustible se convierte en energía térmica.

Resumen de la lección

Un combustible es un material que se puede quemar para producir calor, luz o energía. Los ejemplos de combustible incluyen madera, carbón, gas natural y petróleo. La energía almacenada en ellos proviene originalmente del sol. Fue absorbido por las plantas y almacenado en su interior. En el caso de la madera, ese es el final de la historia: los árboles talados contienen esta energía. Pero parte de la energía no se destinó a troncos de madera. Todas las plantas que vivieron en el pasado murieron o fueron devoradas por animales, y esos animales finalmente murieron también. Este material vegetal y animal muerto se comprimió a altas temperaturas y presión durante millones de años para formar cosas como carbón, petróleo y gas. La energía original del sol se almacena en estos combustibles.

Cuando quemamos combustibles, comienza un proceso llamado combustión . La combustión es donde se quema un combustible en presencia de un oxidante como el oxígeno. Se produce calor porque los enlaces del combustible almacenan más energía que los enlaces del agua y el dióxido de carbono que son productos de la combustión.