Piccola riflessione sui combustibili tradizionali

[Gengis26]

Vorrei condividere con voi una riflessione che ho fatto mentre studiavo/leggevo.. 

Vorrei averne un'opinione o rendervi semplicemente partecipi!

 

Perché utilizziamo benzina, gasolio e gli altri combustibili, ve lo siete mai chiesti?
Per dare una risposta a questa domanda voglio partire da una definizione di una quantità piuttosto nota, l’ENERGIA CINETICA.

“L'energia cinetica è l'energia che possiede un corpo per il movimento che ha o che acquista: equivale al lavoro necessario per portare un corpo da una velocità nulla a una velocità nota.Quando un corpo di massa m varia la sua velocità, con questa varia anche la sua energia cinetica. Il lavoro equivale a questa variazione di energia cinetica. L'energia cinetica quindi è associata alla massa e alla velocità di un corpo in movimento...”

Dunque facciamo un esempio pratico per cercare di capire:
Prendiamo un’automobile, di massa 1000 kg, quindi una comune utilitaria (o qualcosa di simile). Supponiamo di voler calcolare l’energia necessaria per poter viaggiare a 90 km/h.

L’energia cinetica è pari a:
E=1/2 m*v^2
Dunque: 
m=massa dell’auto=1000 [kg]
v=90 [km/h]

L’energia, facendo le opportune sostituzioni e i calcoli necessari sarà pari a:
E=312500.5 [Joule]

A questo punto utilizziamo un’altra definizione, quella del POTERE CALORIFICO (senza entrare in tecnicismi vari quali superiore, inferiore ecc)
“È la quantità di calore espressa che si sviluppa dalla combustione completa di un chilogrammo di combustibile.”

Per il gasolio, questo valore è pari a: 
PC=42697000 [J/kg]

Quindi in sostanza questo numero esprime la capacità del combustibile di sviluppare una fiamma sviluppando calore, cosa utile se vogliamo riscaldare un ambiente (ho preso il gasolio non a caso) oppure muovere un veicolo.
Dato che il potere calorifico è calcolato rispetto ai chilogrammi, quanti chilogrammi di gasolio servono per il nostro veicolo?

 

Bene, risparmiandovi i calcoletti otteniamo:
Massa necessaria=7,3 [g] di gasolio

Dunque per muovere un’automobile a 90 km/h, l’energia necessaria è racchiusa in 7 GRAMMI di gasolio. Praticamente un cucchiaio.

Dunque la risposta alla mia domanda è innanzitutto la seguente: utilizziamo i combustibili tradizionali (benzina, gasolio, G.P.L e Metano) perché contengono un’energia immensa. Energia facilmente stoccabile in un semplice serbatoio, rapidamente disponibile e facilmente trasferibile.

Spero di non avervi annoiato!

[Albe89]

Tutto giusto.

Infatti il problema dell'elettrico non sta nel motore ma proprio nello stoccaggio dell'energia. 

Viceversa nei motori tradizionali il problema non sta nel potere calorifico del combustibile ma nella "scarsa" efficienza del motore. 

La quadra potrebbero essere le pile a combustibile, ma è ancora presto per dirlo. 

[Gengis26]

Tutto giusto.
Infatti il problema dell'elettrico non sta nel motore ma proprio nello stoccaggio dell'energia. 
Viceversa nei motori tradizionali il problema non sta nel potere calorifico del combustibile ma nella "scarsa" efficienza del motore. 
La quadra potrebbero essere le pile a combustibile, ma è ancora presto per dirlo. 

Vorrei continuare questi piccoli calcoli cercando di calcolare la stessa energia per un veicolo elettrico, traendone poi qualche spunto di riflessione!

☏ POCOPHONE F1 ☏

[J-Gian]

19 ore fa, Gengis26 scrive:

 

Prendiamo un’automobile, di massa 1000 kg, quindi una comune utilitaria (o qualcosa di simile). Supponiamo di voler calcolare l’energia necessaria per poter viaggiare a 90 km/h.

L’energia cinetica è pari a:
E=1/2 m*v^2
Dunque: 
m=massa dell’auto=1000 [kg]
v=90 [km/h]

L’energia, facendo le opportune sostituzioni e i calcoli necessari sarà pari a:
E=312500.5 [Joule]

(...) 

Bene, risparmiandovi i calcoletti otteniamo:
Massa necessaria=7,3 [g] di gasolio

Dunque per muovere un’automobile a 90 km/h, l’energia necessaria è racchiusa in 7 GRAMMI di gasolio. Praticamente un cucchiaio.

 

 

Forse ho letto un po' di fretta, ma se non ho capito male tu hai calcolato l'energia che ha il sistema automobile a quella velocità.

 

Ovviamente quest'energia non è quella necessaria a mantenere in moto l'auto a velocità costante, bensì solamente l'energia che deve accumulare per raggiungere i 90 km/h. Questo al netto degli attriti meccanici e resistenza aerodinamica. 

 

Questa cifra, a parità di auto, vale per qualsiasi motorizzazione (a patto pesi uguale). 

 

Altra cosa: nel calcolo della quantità di carburante, occorre tenere conto anche del rendimento del motore termico, dato che purtroppo non tutta la quantità di energia contenuta nel carburante verrà convertita in energia cinetica: ben che vada ne ricavi solo un 20-30%.

[Gengis26]

 
Forse ho letto un po' di fretta, ma se non ho capito male tu hai calcolato l'energia che ha il sistema automobile a quella velocità.
 
Ovviamente quest'energia non è quella necessaria a mantenere in moto l'auto a velocità costante, bensì solamente l'energia che deve accumulare per raggiungere i 90 km/h. Questo al netto degli attriti meccanici è resistenza aerodinamica. 
 
Questa, a parità di auto, vale per qualsiasi motorizzazione. 
 
Altra cosa: nel calcolo della quantità di carburante, occorre tenere conto anche del rendimento del motore termico, dato che purtroppo non tutta la quantità di energia contenuta nel carburante verrà convertita in energia cinetica. 

Si ovviamente ho un calcolo di prima approssimazione (anzi primissima) che non tiene conto dei rendimenti e dei fatto aerodinamici.
Allo stesso tempo ho utilizzato il potere calorifico di un particolare carburante, dunque non è corretto dire che vale per ogni veicolo.
Ogni proposta di miglioramento è più che ben accetta:)

☏ POCOPHONE F1 ☏

[J-Gian]

32 minuti fa, Gengis26 scrive:

Allo stesso tempo ho utilizzato il potere calorifico di un particolare carburante, dunque non è corretto dire che vale per ogni veicolo.
 

 

Mi riferivo all'energia cinetica che deve accumulare il veicolo, a parità di peso ?

[Gengis26]

 
Mi riferivo all'energia cinetica che deve accumulare il veicolo, a parità di peso

Si certo! Da quel punto di vista l'energia è uguale per ogni veicolo (sempre sotto le grandi approssimazioni fatte)

☏ POCOPHONE F1 ☏