خود را بیازمایید شیمی دوازدهم
در هر یک از روش‌های زیر مراحل تبدیل انرژی شیمیایی موجود در یک سوخت به انرژی الکتریکی نشان داده شده است. با توجه به آن به پرسش‌ها پاسخ دهید.
**روش ۱:** انتقال سوخت $\longrightarrow$ سوزاندن سوخت $\longrightarrow$ تولید بخار $\longrightarrow$ راه‌اندازی توربین و تولید برق $\longrightarrow$ انتقال برق.
**روش ۲:** انتقال سوخت $\longrightarrow$ سلول سوختی و تولید برق.
آ) در کدام روش اتلاف انرژی به شکل گرما بیشتر است؟ چرا؟
ب) کدام روش کارایی بالاتری دارد؟ توضیح دهید.
پاسخ تشریحی و گام به گام خود را بیازمایید شیمی دوازدهم صفحه 51
این فعالیت به مقایسه دو روش اصلی تولید انرژی الکتریکی می‌پردازد: **نیروگاه‌های حرارتی سنتی (روش ۱)** و **سلول‌های سوختی (روش ۲)**، با تمرکز بر بهره‌وری انرژی و اتلاف گرما.
---
## الف) پاسخ و توضیح خود را بیازمایید شیمی دوازدهم صفحه 51
**اتلاف انرژی به شکل گرما** در **روش ۱ (نیروگاه حرارتی)** بیشتر است.
**چرا؟** روش ۱ شامل چندین مرحله تبدیل انرژی است:
$$\text{انرژی شیمیایی} \xrightarrow{\text{احتراق}} \text{انرژی گرمایی} \xrightarrow{\text{بخار/توربین}} \text{انرژی مکانیکی} \xrightarrow{\text{ژنراتور}} \text{انرژی الکتریکی}$$
بر اساس **قانون دوم ترمودینامیک**، تبدیل انرژی گرمایی (حرارت) به کار مکانیکی یا الکتریکی، ذاتاً فرآیندی **کم‌بازده** است و مقدار زیادی از انرژی ورودی در هر مرحله، به‌ویژه در هنگام تبدیل گرما به بخار و سپس به حرکت توربین، به صورت **گرمای اتلافی** (Wasted Heat) به محیط بازگردانده می‌شود.
### ب) پاسخ و توضیح خود را بیازمایید شیمی دوازدهم صفحه 51
**روش ۲ (سلول سوختی)** کارایی بالاتری دارد.
**چرا؟** سلول سوختی انرژی شیمیایی را **به صورت مستقیم** و از طریق یک **واکنش اکسایش و کاهش کنترل‌شده** (بدون احتراق) به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند:
$$\text{انرژی شیمیایی} \xrightarrow{\text{واکنش‌های ردوکس}} \text{انرژی الکتریکی}$$
این فرآیند **مراحل میانی تبدیل گرما به کار مکانیکی** را حذف می‌کند. در نتیجه، اتلاف انرژی به شکل گرما به حداقل می‌رسد و بازده تبدیل انرژی در سلول‌های سوختی به طور قابل توجهی (معمولاً بالای $60\%$) بالاتر از نیروگاه‌های حرارتی سنتی (حدود $30\%$ تا $40\%$) است.
