Химическая энергия

Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью , добавив цитаты из надежных источников . Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален Найти источники:  «Химическая энергия»  -  новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( декабрь 2015 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Химическая энергия - это способность химического вещества претерпевать химическую реакцию и превращаться в другие вещества. Некоторые примеры носителей химической энергии включают батареи, продукты питания и бензин. Разрыв или образование химических связей включает в себя энергию , которая может либо поглощаться, либо выделяться из химической системы.

Энергия, которая может выделяться или поглощаться в результате реакции между набором химических веществ, равна разнице между содержанием энергии продуктов и реагентов, если начальная и конечная температуры одинаковы. Это изменение энергии можно оценить по энергиям различных химических связей в реагентах и продуктах. Она также может быть вычислена из , по внутренней энергии образования реагирующих молекул , и${\ displaystyle \ Delta {U_ {f} ^ {\ circ}} _ {\ mathrm {реагенты}}}$${\ displaystyle \ Delta {U_ {f} ^ {\ circ}} _ {\ mathrm {products}}}$внутренняя энергия образования молекул продукта. Изменение внутренней энергии химического процесса равно теплообмену, если оно измеряется в условиях постоянного объема и одинаковой начальной и конечной температуры, как в закрытом контейнере, таком как калориметр бомбы . Однако в условиях постоянного давления, как в реакциях в сосудах, открытых в атмосферу, измеренное изменение тепла не всегда равно изменению внутренней энергии, потому что работа давление-объем также высвобождает или поглощает энергию. (Изменение тепла при постоянном давлении называется изменением энтальпии ; в данном случае энтальпией реакции , если начальная и конечная температуры равны).

Еще один полезный термин - теплота сгорания , которая представляет собой энергию, в основном состоящую из слабых двойных связей молекулярного кислорода ^[1], высвобождаемую в результате реакции горения и часто применяемую при изучении топлива . Пища похожа на углеводородное и углеводное топливо, и когда оно окисляется до диоксида углерода и воды, выделяемая энергия аналогична теплоте сгорания (хотя и не оценивается так же, как углеводородное топливо - см. Пищевая энергия ).

Химическая потенциальная энергия - это форма потенциальной энергии, связанная со структурным расположением атомов или молекул. Такое расположение может быть результатом химических связей внутри молекулы или иным образом. Химическая энергия химического вещества может быть преобразована в другие формы энергии с помощью химической реакции . Например, при сжигании топлива химическая энергия молекулярного кислорода преобразуется в тепло, ^[1] и то же самое происходит с перевариванием пищи, метаболизируемой в биологическом организме. Зеленые растения преобразуют солнечную энергию в химическую энергию (в основном из кислорода) посредством процесса, известного как фотосинтез , а электрическая энергия может быть преобразована в химическую энергию и наоборот.электрохимические реакции.

Подобный термин химический потенциал используется для обозначения способности вещества претерпевать изменение конфигурации, будь то в форме химической реакции, пространственного переноса, обмена частицами с резервуаром и т. Д. Это не форма потенциальной энергии. сам по себе, но более тесно связан со свободной энергией . Путаница в терминологии возникает из-за того, что в других областях физики, в которых энтропия не доминирует, вся потенциальная энергия доступна для выполнения полезной работы и заставляет систему спонтанно претерпевать изменения конфигурации, и поэтому нет различия между «свободным» и «несвободная» потенциальная энергия (отсюда и слово «потенциальная»). Тем не мение,в системах с большой энтропией, таких как химические системы, общее количество присутствующей энергии (и сохраненной первым законом термодинамики ), частью которой является эта химическая потенциальная энергия, отделяется от количества этой энергии - термодинамической свободной энергии (из которой происходит химический потенциал ), которая ( по-видимому) самопроизвольно движет систему вперед по мере увеличения ее энтропии (в соответствии со вторым законом ).

Рекомендации