Brandstof

in Wikipedia, die vrye ensiklopedie
Spring na: navigasie, soek
Brandstofpompe in Brasilië wat Alkohol en Petrol as voertuigbrandstof verkoop

'n Brandstof is enige materiaal wat verbrand of verander kan word om energie of hitte vry te stel of om 'n voorwerp te beweeg. 'n Brandstof stel sy energie vry deur of 'n chemiese reaksie te ondergaan, soos tydens verbranding of 'n kernreaksie soos kernsplitsing of kernsmelting. 'n Belangrike eienskap van 'n nuttige brandstof is dat dit sy energie moet vrystel slegs wanneer dit benodig word en dat die vrystelling op so 'n wyse beheer kan word dat die energie omgeskakel kan word na meganiese arbeid. Voorbeelde van brandstowwe is Petrol en aardgas.

Alle koolstofgebaseerde lewensvorme van die kleinste mikro-organismes tot diere en mense is afhanklik van brandstof in die vorm van voedsel as energiebron. Hulle selle ondergaan chemiese prosesse wat deur ensieme aangehelp word om die energie van voedsel om te skakel en sodoende lewe te onderhou. Hierdie chemiese reaksies staan bekend as metabolisme. Mense maak ook van 'n groot verskeidenheid tegnieke gebruik om die energie in brandstof om te skakel na nuttige energie. Die gebruik van hierdie energie wissel van die hitte vir kookdoeleindes tot die opwekking van elektrisiteit en aandryf van wapentuig.

Energiebronne[wysig]

Die brandstowwe wat tans hoofsaaklik deur die mensdom gebruik word se energie-inhoud kom uit 'n klein aantal bronne. Die meeste brandstowwe se chemiese energie is uiteindelik van lewensvorme afkomstig, soos in die geval van fossielbrandstowwe wat oorspronklik afkomstig is van plantlewe wat sonenegie deur middel van fotosintese opgegaar het. Sonenergie word op sy beurt opgewek deur die kernsmeltingsreaksies op die Son. Die radio-aktiewe isotope wat as kernbrandstof gebruik word in kernkragstasies is gevorm in supernova ontploffings.

Chemiese energie brandstowwe[wysig]

Chemiese brandstowwe is stowwe wat energie opwek deur te reageer met stowwe rondom hulle, gewoonlik met suurstof in die lug deur die proses van oksidasie. Hierdie stowwe is vandag nog die algemeenste soort brandstof in gebruik vandag.

Biobrandstowwe[wysig]

Biobrandstof kan breedweg gedefinieer word as vastestof-, vloeistof- of gasbrandstowwe wat afkomstig is van biomassa. Biomassa kan direk gebruik word en word dikwels na verwys as biomassa-brandstof. Biobrandstowwe kan vervaardig word van verskeie koolstofbronne wat vinnig weer aangevul kan word soos in die geval van plante. Baie verskillende plantsoorte word gebruik in die vervaardiging van biobrandstowwe.

Die eerste brandstof wat algemeen deur mense gebruik was, is hout. By Swartkrans in Suid-Afrika is bewyse gevind dat vuur so ver terug as 1.5 miljoen jaar gelede al as brandstof gebruik is. Dit is onbekend watter mensagtige spesie eerste vuur gebruik het, aangesien beide Homo Sapiens en Australopithecus daar teenwoordig was op hierdie tydstip.[1] Tot vandag toe word hout as brandstof gebruik al is dit deur baie ander bronne vervang. Hout se energiedigtheid is 10–20 MJ/kg.[2]

Die gewildheid van biobrandstowwe vir gebruik in voertuie (Onder andere biodiesel en etanol) het onlangs baie toegeneem maar daar heers 'n debat oor die omgewingsimpak van hierdie brandstowwe.

Fossielbrandstowwe[wysig]

Fossielbrandstowwe koolstof en koolwaterstowwe wat oor miljoene jare gevorm is uit die oorblyfsels van dooie plante en diere deur blootstelling aan hitte en druk in die aarde se kors.[3] Hieronder val hoofsaaklik steenkool, ru-olie en aardgas.[4]

Die grootskaalse moderne nywerheidsontwikkeling in die wêreld steun grootliks op die gebruik van fossielbrandstowwe. Die nywerheidsomwenteling van die 20ste en 21ste eeue het die vraag na fossielbrandstowwe aangevuur en is die oorsaak van vele wêreldwye en streekskonflikte en ook omgewingsprobleme. Daar is tans 'n wêreldwye strewe om hernubare energiebronne te ontwikkel om te help om aan die groeiende vraag na brandstowwe te voldoen. Die verbranding van fossielbrandstowwe is die grootste bron van koolstofdioksied vrystellings in die atmosfeer, wat 'n kweekhuisgas is wat tot aardverwarming bydra.

Kernbrandstof[wysig]

'n Kernbrandstof is enige materiaal waaruit kernenergie verkry kan word.

Kernsplitsing[wysig]

Die algemeenste kernbrandstowwe tans in gebruik is die swaar elemente wat kernsplitsing kettingreaksies kan ondergaan in 'n kernreaktor. Kernbrandstof verwys hier na die materiaal of fisiese brandstofelemente wat uit die splitsbare materiaal vervaardig is. Die algemeenste kernbrandstowwe is Uraan-235 en Plutonium-239.

Kernsmelting[wysig]

Daar bestaan tans nog nie tegnologie om brandstowwe wat energie kan vrystel deur kernsmelting op 'n beheerbare wyse te benut nie. Kernsmelting is van die kragtigste energiebronne in die natuur en is die bron van sterre se energie. Brandstowwe vir kersmelting is ligte elemente soos waterstof wat maklik versmelt word.

Die brandstof vir kernsmelting in sterre is atoomkerne wat energie kan vrystel deur 'n proton of 'n neutron te absorbeer. In die meeste sterre word hierdie energie verkry vanaf waterstof wat saamsmelt om helium te vorm deur 'n proton-proton kettingreaksie. Wanneer die waterstof uitgeput is kan die reaksie plaasvind met toenemend swaarder elemente alhoewel die energie wat vrygestel word verminder namate die elemente wat aan die versmeltingsreaksie deelneem swaarder word. Wanneer die reaksies yster-56 of nikkel-56 vervaardig kan geen verdere energie uit verdere versmeltingsreaksies verkry word nie aangesien hierdie elemente die hoogste bindingsenergieë het.[5]

Verwysings[wysig]

  1. Rincon, Paul, "Bones hint at first use of fire", BBC News, 2004-03-22. URL besoek op 2007-09-11.
  2. Elert, Glenn (2007). “Chemical Potential Energy”. The Physics Hypertextbook. URL besoek op 2007-09-11.
  3. Fossil fuel”. EPA. URL besoek op 2007-01-18.
  4. Dr. Irene Novaczek. “Canada's Fossil Fuel Dependency”. Elements. URL besoek op 2007-01-18.
  5. Fewell, M. P. (1995). “The atomic nuclide with the highest mean binding energy”. American Journal of Physics 63 (7): 653–658. DOI:10.1119/1.17828.