Gerald R. Van Hecke, profesor chemii w Harvey Mudd College, udziela następującej odpowiedzi:
wszyscy możemy docenić, że woda nie gotuje się samoistnie w temperaturze pokojowej, zamiast tego musimy ją podgrzać., Ponieważ musimy dodać ciepło, wrząca woda jest procesem, który chemicy nazywają endotermicznym. Oczywiście, jeśli niektóre procesy wymagają ciepła, inne muszą wydzielać ciepło, gdy mają miejsce. Są one znane jako egzotermiczne. Dla celów tej dyskusji procesy, które wymagają lub wydzielają ciepło, będą ograniczone do zmian stanu, znanych jako zmiany fazowe i zmiany w składzie chemicznym lub reakcje chemiczne.
zmiany stanu obejmują topnienie stałe, zamrażanie cieczy, gotowanie cieczy lub skraplanie gazu. Gdy para wodna, która jest gazową wodą, skrapla się, uwalniane jest ciepło., Podobnie, gdy ciekła woda zamarza, ciepło jest odprowadzane. W rzeczywistości ciepło musi być stale usuwane z zamarzającej wody lub proces zamrażania zostanie zatrzymany. Nasze doświadczenie sprawia, że łatwo zdajemy sobie sprawę, że do zagotowania wody lub jakiejkolwiek cieczy, a tym samym przekształcenia w gaz, wymagane jest ciepło, a Proces jest endotermiczny. Mniej intuicyjne jest zrozumienie, że gdy gaz skrapla się do cieczy, ciepło jest odprowadzane, a Proces jest egzotermiczny.
być może łatwiej jest wyjaśnić egzotermiczną zmianę fazy używając następującego argumentu., Ciekła woda musiała mieć energię włożoną do niej, aby stać się parą, a ta energia nie jest tracona. Zamiast tego jest zatrzymywany przez cząsteczki wody gazowej. Gdy cząsteczki te skraplają się, tworząc ponownie ciekłą wodę, energia wprowadzona do systemu musi zostać uwolniona. A ta zgromadzona energia jest uwalniana jako ciepło egzotermiczne. Ten sam argument można sformułować dla procesu zamrażania: energia jest umieszczana w cieczy podczas topienia, więc zamrażanie cieczy w ciało stałe ponownie zwraca tę energię do otoczenia.
podobnie jak zmiany fazowe, reakcje chemiczne mogą wystąpić z zastosowaniem lub uwolnieniem ciepła., Te, które wymagają wystąpienia ciepła, są opisane jako endotermiczne, a te, które uwalniają ciepło jako egzotermiczne. Chociaż na ogół jesteśmy dość zaznajomieni z endotermicznymi zmianami fazowymi, prawdopodobnie jesteśmy jeszcze bardziej zaznajomieni z egzotermicznymi reakcjami chemicznymi: prawie każdy doświadczył ciepła kominka lub ogniska. Spalanie drewna zapewnia ciepło poprzez egzotermiczną reakcję chemiczną tlenu (O) z celulozą (C6H10O5), głównym składnikiem chemicznym drewna, w celu wytworzenia dwutlenku węgla (CO2), pary wodnej (H2O) i ciepła., Reakcja chemiczna opisująca ten proces to C6H10O5 + 6O2 = 6CO2 + 5H2O + ciepło.
w dzisiejszej erze kosmicznej prawdopodobnie każdy widział start rakiety w telewizji lub, jeśli ma szczęście, osobiście. To, co napędza te rakiety, to bardzo egzotermiczne reakcje chemiczne. Jedno paliwo rakietowe wykorzystuje mieszaninę stałego nadchloranu amonu (NH4ClO4) i metalu aluminiowego (Al) do wytworzenia stałego tlenku glinu, gazu kwasu solnego, gazu dinitrogenowego, pary wodnej i ciepła: reakcję chemiczną można opisać jako 6NH4ClO4 + 10AL = 5al2o3 + 6HCl + 3N2 + 9H2O + ciepło.,
Wielkie kłosy białych chmur widoczne za wystrzelonymi rakietami są naprawdę gazami produktowymi rozpraszającymi biały proszek tlenku glinu. Skąd pochodzi egzotermiczna energia cieplna? Ciepło pochodzi z energii zmagazynowanej w wiązaniach chemicznych reagujących cząsteczek, która jest większa niż energia zmagazynowana w wiązaniach chemicznych cząsteczek produktu. W endotermicznych reakcjach chemicznych sytuacja jest odwrotna: więcej energii chemicznej przechowuje się w wiązaniach cząsteczek produktu niż w wiązaniach reagujących cząsteczek.
Dodaj komentarz