Energia chemiczna

energia chemiczna jest potencjałem substancji chemicznej do poddania reakcji chemicznej w celu przekształcenia się w inne substancje., Niektóre przykłady nośników energii chemicznej obejmują baterie, żywność i benzynę. Zerwanie lub wytworzenie wiązań chemicznych wiąże się z energią, która może zostać wchłonięta lub wyewoluowana z układu chemicznego.

energia, która może zostać uwolniona lub wchłonięta w wyniku reakcji między zestawem substancji chemicznych, jest równa różnicy między zawartością energetyczną produktów i reagentów, jeśli temperatura początkowa i końcowa są takie same. Tę zmianę energii można oszacować na podstawie energii wiązań różnych wiązań chemicznych w reaktorach i produktach., Można ją również obliczyć na podstawie Δ u F ∘ R e A c t A n T s {\displaystyle \Delta {u_{f}^{\circ }}_{\mathrm {reaktanty} }} , wewnętrznej energii powstawania reagentów oraz Δ U F ∘ p r O D u c T s {\displaystyle \Delta {u_{f}^{\circ }}_{\displaystyle \ Delta {u_ {f} ^ {\circ}} mathrm {produkty}}} energia wewnętrzna powstawania cząsteczek produktu., Wewnętrzna zmiana energii w procesie chemicznym jest równa wymienianemu ciepłu, jeśli jest mierzona w warunkach stałej objętości i równej temperaturze początkowej i końcowej, jak w zamkniętym pojemniku, takim jak kalorymetr bombowy. Jednak w warunkach stałego ciśnienia, jak w reakcjach w naczyniach otwartych na atmosferę, zmierzona zmiana ciepła nie zawsze jest równa wewnętrznej zmianie energii, ponieważ praca ciśnienie-objętość również uwalnia lub pochłania energię., (Zmiana ciepła przy stałym ciśnieniu nazywana jest zmianą entalpii; w tym przypadku entalpia reakcji, jeśli temperatura początkowa i końcowa są równe).

innym użytecznym terminem jest ciepło spalania, które jest energią głównie słabych podwójnych wiązań tlenu cząsteczkowego uwalnianych w wyniku reakcji spalania i często stosowanych w badaniach nad paliwami., Żywność jest podobna do paliw węglowodorowych i węglowodanowych, a gdy jest utleniona do dwutlenku węgla i wody, uwalniana energia jest analogiczna do ciepła spalania (choć nie oceniana w taki sam sposób, jak paliwo węglowodorowe-patrz energia żywności).

chemiczna energia potencjalna jest formą energii potencjalnej związaną z układem strukturalnym atomów lub cząsteczek. Układ ten może być wynikiem wiązań chemicznych w cząsteczce lub w inny sposób. Energia chemiczna substancji chemicznej może być przekształcona w inne formy energii przez reakcję chemiczną., Na przykład, gdy paliwo jest spalane, energia chemiczna tlenu cząsteczkowego jest przekształcana w ciepło, a to samo ma miejsce w przypadku trawienia żywności metabolizowanej w organizmie biologicznym. Zielone rośliny przekształcają energię słoneczną w energię chemiczną (głównie z tlenu) w procesie znanym jako fotosynteza, a energia elektryczna może być przekształcona w energię chemiczną i odwrotnie poprzez reakcje elektrochemiczne.,

podobny termin potencjał chemiczny jest używany do określenia potencjału substancji do ulegania zmianie konfiguracji, czy to w postaci reakcji chemicznej, transportu przestrzennego, wymiany cząstek ze zbiornikiem itp. Nie jest ona sama w sobie formą energii potencjalnej, ale jest ściślej związana z energią swobodną., Zamieszanie w terminologii wynika z faktu, że w innych dziedzinach fizyki nie zdominowanych przez entropię, cała energia potencjalna jest dostępna do wykonania użytecznej pracy i napędza system do spontanicznych zmian konfiguracji, a zatem nie ma rozróżnienia między „wolną” i „nie-wolną” energią potencjalną (stąd jedno słowo „potencjał”)., Jednak w układach o dużej entropii, takich jak układy chemiczne, całkowita ilość energii obecnej (i zachowanej przez pierwsze prawo termodynamiki) której ta energia potencjału chemicznego jest częścią, jest oddzielona od ilości tej energii—termodynamicznej energii swobodnej (z której potencjał chemiczny jest pochodną)—która (zdaje się) napędza układ spontanicznie w miarę wzrostu jego entropii (zgodnie z drugim prawem).