לפחם בשינויים השונים שלו יכול להיות צבע מחום לשחור. זהו דלק טוב, ולכן הוא משמש בהמרה של אנרגיה תרמית לאנרגיה חשמלית. הוא נוצר כתוצאה מהצטברות מסת הצמח ומעבר תהליכים פיזיקליים וכימיים בו.
שינויים שונים בפחם
הצטברות עיסת העץ באדמה ביצתית מובילה להיווצרות כבול, שהוא המבשר לפחם. נוסחת הכבול די מסובכת, בנוסף, אין יחס סטוכיומטרי ספציפי לסוג זה של פחם. כבול יבש מורכב מאטומי פחמן, מימן, חמצן, חנקן וגופרית.
יתר על כן, כבול בחשיפה ממושכת לטמפרטורה גבוהה וללחצים גבוהים הנובעים ממהלך של תהליכים גיאולוגיים, עובר מספר שינויים בפחם הבאים:
- פחם חום או ליגניט.
- Bitumen.
- פחם.
- Anthracite.
התוצר הסופי של שרשרת טרנספורמציות זו הוא גרפיט קשה או פחם דמוי גרפיט, שהנוסחה שלו היא פחמן טהור C.
עץ פחמן
לפני כ-300 מיליון שנה, בתקופת הפחמימות, רוב האדמה של הפלנטה שלנו הייתה מכוסה ביערות שרכים ענקיים. בהדרגה גוועו היערות הללו, והעץ הצטבר בקרקעות הביצות שעליהן גדלו. כמות גדולה של מים ולכלוך יצרו מכשולים לחדירת חמצן, ולכן העצים המתים לא התפרקו.
במשך זמן רב, עץ מת שזה עתה כיסה את השכבות הישנות יותר, שהלחץ והטמפרטורה שלהן עלו בהדרגה. תהליכים גיאולוגיים קשורים הובילו בסופו של דבר להיווצרות מרבצי פחם.
תהליך פחמימות
המונח "קרבוניזציה" מתייחס לטרנספורמציה המטמורפית של פחמן הקשורה לעלייה בעובי של שכבות עצים, תנועות ותהליכים טקטוניים, כמו גם עלייה בטמפרטורה בהתאם לעומק השכבות.
עלייה בלחץ משנה בעיקר את התכונות הפיזיקליות של הפחם, שהנוסחה הכימית שלו נשארת ללא שינוי. בפרט, הצפיפות, הקשיות, האניזוטרופיה האופטית והנקבוביות שלו משתנים. עלייה בטמפרטורה משנה את עצם הנוסחה של הפחם לקראת עלייה בתכולת הפחמן וירידה בחמצן ובמימן. תהליכים כימיים אלו מובילים לעלייה במאפייני הדלק של פחם.
Coal
השינוי הזה של פחם עשיר מאוד בפחמן, מה שמוביל למקדם העברת חום גבוה ומוביל לשימוש בו בתעשיית האנרגיה כדלק העיקרי.
נוסחת הפחם מורכבת מחומרים ביטומניים, שזיקוקם מאפשר להפיק ממנו פחמימנים ארומטיים וחומר המכונה קוק, הנמצא בשימוש נרחב בתהליכי מטלורגיה. בנוסף לתרכובות ביטומניות, יש הרבה גופרית בפחם. יסוד זה הוא המקור העיקרי לזיהום אוויר משריפת פחם.
פחם שחור ונשרף לאט ויוצר להבה צהובה. בניגוד לפחם חום, הערך הקלורי שלו גבוה יותר ומסתכם ב-30-36 MJ/kg.
נוסחת הפחם היא בעלת הרכב מורכב ומכילה תרכובות רבות של פחמן, חמצן ומימן, כמו גם חנקן וגופרית. מגוון כזה של תרכובות כימיות היה תחילתו של התפתחות של כיוון שלם בתעשייה הכימית - פחמיכימיה.
כיום, הפחם הקשה כמעט הוחלף בגז טבעי ובנפט, אבל שני שימושים חשובים ממשיכים להתקיים:
- דלק ראשי בתחנות כוח תרמיות;
- מקור של קולה המתקבל על ידי בעירה ללא חמצן של פחם קשה בתנורים סגורים.
