דוגמא לאנרגיה כימית

ה אנרגיה כימית היא זו שמקורה בתגובות כימיות. האינטראקציה בין מינים כימיים יוצרת שבירה ו / או יצירת קשרים, מה שמרמז על שחרור או ספיגה של אנרגיה, בהתאמה. אנרגיה כימית נקראת אנרגיה משוחררת, אשר יכולה לשמש כאנרגיה תרמית ואנרגיה חשמלית, למשל.

אנרגיה בתגובות כימיות

ניתן להשיג אנרגיה כימית בביטויה המקסימלי משני מקורות עיקריים: בעירה ופתרונות אלקטרוליטיים. מאידך, ברמת גוף האדם, ניתן להשיג אנרגיה באמצעות התפרקות כימית של המזון.

אנרגיית בעירה 

לדוגמא, כאשר הדלק מתאן CH₄, הפחמימן הפשוט ביותר, מתחיל להישרף בנוכחות חמצן החמצן, הוא יתפורר ויצר מוצרים של פחמן דו חמצני CO.₂ ומים ח₂אוֹ. בנוסף, שבירת קשרי אטומי המימן לאטומי הפחמן תשחרר אנרגיה בצורת חום.

CH₄ (ז) + 2O₂ (ז) → CO₂ (ז) + 2H₂ O (l) ∆H = -212.8 קק"ל / מול 

משוואת בעירת מתאן. החום של תגובה זו מיוצג על ידי ΔH. הסימן השלילי מציין שחרור של אנרגיה. התגובה היא אקסותרמית.

בעירת גז מתאן. התגובה באה לידי ביטוי בלהבה.

דוגמאות לחימום בעירה של תרכובות אורגניות בטמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס.

מתחם	נוּסחָה	ΔH (Kcal / mol)
מתאן (ז)	CH4	-212.80
אתאן (ז)	ג2ה6	-372.82
פרופאן (ז)	ג3ה8	-530.60
n- בוטאן (ז)	ג4ה10	-687.98
n-Pentane (g)	ג5ה12	-845.16
אתילן (ז)	ג2ה4	-337.23
אצטילן (גרם)	ג2ה2	-310.62
בנזן (ז)	ג6ה6	-787.20
בנזן (l)	ג6ה6	-780.98
טולואן (l)	ג7ה8	-934.50
נפתלין	ג10ה8	-1,228.18
סוכרוז	ג12ה22אוֹ11	-1,348.90
מתנול (l)	CH3הו	-173.67
אתנול (l)	ג2ה5הו	-326.70
חומצה אצטית (l)	CH3COOH	-208.34
חומצה בנזואית	ג6ה5COOH	-771.20

כדי שדלק יספק את כל חום הבעירה שהוא מסוגל לו, הוא חייב להיות במצב גזי. כפי שניתן לראות בטבלה, בנזין נוזלי תורם חום בעירה הנמוך 6.22 קק"ל / מול מזה שמשחרר בנזן גזי. משמעות הדבר היא כי יש להשקיע 6.22 קק"ל / מול בכדי לבצע את המעבר מנוזל לגז.

לחץ למידע נוסף על דלקים.

פתרונות אלקטרוליטיים אנרגיה

מוליך אלקטרוליטי הוא מדיום בו מעורב מין יוני אחד או יותר, כלומר מפוזר במטען החשמלי שלו ומאפשר לזרם חשמלי לעבור דרכו חוּקָה. פתרונות אלקטרוליטיים הם מוליכים אלקטרוליטיים.

מוליכים אלקטרוליטיים כוללים, בנוסף לפתרונות אלקטרוליטים, מלחים מותכים, וגם כמה מלחים מוצקים, כגון נתרן כלוריד NaCl, וחנקת כסף AgNO₃.

העברת אלקטרונים מתרחשת על ידי נדידה יונית, חיובית ושלילית, לעבר האלקטרודות. נדידה זו כוללת לא רק העברת חשמל, אלא גם הובלת חומר מחלק אחד של המוליך לחלק אחר.

תא אלקטרוכימי

חיבור מקור פוטנציאלי לאלקטרודות המתכתיות (קתודה ואנודה) ושקיעת אלה בא תמיסה מימית, האלקטרונים יעברו דרך האנודה, כדי להימלט מהפתרון לקוטב החיובי של מִזרָקָה. זה המקרה, למשל, עם יון כלוריד, שמשתחרר מהאלקטרון שלו, וכבר עם מטען ניטרלי, הוא מצטרף לאטום כלור אחר, ליצירת המולקולה הדיאטומית. גז כלור יימלט מתמיסה.

2Cl^- = 2Cl + 2e^-

אלקטרונים שעוזבים את הקוטב השלילי של המקור ישוכנו בקתודה השקועה. המינים הקיימים בתמיסה מימית (יונים) ייקחו את האלקטרונים מהקטודה. לדוגמא, יוני המימן המרכיבים מים, לאחר שהיו במטען חיובי, לקחו אלקטרון שיש לנטרל, וחובר עם אטום מימן אחר ליצירת המולקולה דיאטומי. הוא יימלט כגז מימן מתמיסה.

2H⁺ + 2e^- = 2H

2H = H₂ (ז)

חילופי אלקטרונים אלה יכולים לתמוך בהפעלת מצברים לרכב, הכוללים אלקטרודות עופרת Pb שקועות בתמיסה של חומצה גופרתית H₂SW₄.

אותה אנרגיה מתקבלת בכל סוגי הסוללות המטופלות ברמה המקומית: 9V, AA, AAA, D, אם להזכיר כמה דוגמאות.

אנרגיית מזון

בני אדם מטמיעים את האנרגיה שמשתחררת על ידי פירוק המזון שאנו אוכלים בגופנו. אנרגיה זו היא מה שגופנו משתמש בתפקודים לא מודעים (עיכול, פעימות לב, תפקודים תאיים) וכאלה שאנו מבצעים.

כל עוד אין לכם פעילות גופנית אינטנסיבית וחילוף החומרים שלכם איטי, רצוי שתקבלו צריכת קלוריות קבועה, מכיוון שמזונות עתירי קשה יותר לפרק שומנים מורכבים ופחמימות, בעלי מבנים גדולים מאוד, וכתוצאה מכך היפוך אֵנֶרְגִיָה. במקרה כזה ההשפעה תהיה הפוכה לרגע.

מומלץ לצרוך פירות כשאתה חייב לעבוד בלילה, מכיוון שהפרי מכיל פרוקטוז, פחמימה פשוטה שקל לפרק אותה ותהיה לנו אנרגיה לאחר צְרִיכָה.

אנרגיה כימית ותמורותיה

מפעלים תרמואלקטריים

משתמשים בדלקים כבדים בתחנות כוח תרמו-חשמל בעלות ערך קלורי גבוה וארוך טווח. בדרך כלל זהו דלק (דלק). הבעירה, שהיא השלב הכימי של התהליך, תשמש כסוכן חימום לדוד, שייצור קיטור רווי. קיטור זה ייצא בלחץ דרך רשת חלוקת הקיטור ויתחיל להזיז את טורבינות הגנרטור. מכשירים אלה יפיקו אנרגיה חשמלית כדי לספק לאוכלוסייה המתאימה.

 אנרגיה כימית → אנרגיה מכנית → אנרגיה חשמלית

תפעול רכב

מכוניות תלויות במקור כוח שהוא הסוללה. בסוללה ידוע שכבר מתרחשת הולכה אלקטרוליטית, שמפעילה את מערכת ההצתה, אביזרי המכשירים ושקעי העזר. הודות לחשמל זמין זה, המכונית תוכל לנוע לקחת את הנהג למיקום הרצוי.

 אנרגיה כימית → אנרגיה חשמלית → אנרגיה מכנית