Home » Articole » Articole » Știință » Chimie » Termochimie – Energia reacțiilor

Termochimie – Energia reacțiilor

postat în: Chimie 0

ChibritFigura 5.1 Frecarea unei gămălii de chibrit de-a lungul unei suprafețe rugoase inițiază o reacție de ardere care produce energie sub formă de căldură și lumină. (credit: modificarea lucrării de Laszlo Ilyes)

Reacțiile chimice, cum ar fi cele care apar atunci când aprindeți un chibrit, implică modificări ale energiei, precum și ale materiei. Societățile de la toate nivelurile de dezvoltare nu ar putea funcționa fără energia eliberată de reacțiile chimice. În 2012, aproximativ 85% din consumul de energie din SUA a provenit din arderea produselor petroliere, cărbunelui, lemnului și gunoiului. Folosim această energie pentru a produce energie electrică (38%); pentru a transporta alimente, materii prime, produse manufacturate și persoane (27%); pentru producția industrială (21%); și pentru a ne încălzi și alimenta casele și afacerile (10%). (1) Deși aceste reacții de ardere ne ajută să ne satisfacem nevoile esențiale de energie, ele sunt, de asemenea, recunoscute de majoritatea comunității științifice ca un contributor major la schimbările climatice globale.

Forme utile de energie sunt, de asemenea, disponibile dintr-o varietate de reacții chimice, altele decât arderea. De exemplu, energia produsă de bateriile unui telefon mobil, mașină sau lanternă rezultă din reacții chimice. Acest capitol prezintă multe dintre ideile de bază necesare pentru a explora relațiile dintre schimbările chimice și energie, cu accent pe energia termică.

Schimbările chimice și schimbările însoțitoare ale energiei sunt părți importante ale lumii noastre de zi cu zi (Figura 5.2). Macronutrienții din alimente (proteine, grăsimi și carbohidrați) suferă reacții metabolice care furnizează energia pentru a menține organismul în funcțiune. Ardem o varietate de combustibili (benzină, gaz natural, cărbune) pentru a produce energie pentru transport, încălzire și generarea de energie electrică. Reacțiile chimice industriale folosesc cantități enorme de energie pentru a produce materii prime (cum ar fi fierul și aluminiul). Energia este apoi folosită pentru a transforma acele materii prime în produse utile, cum ar fi mașini, zgârie-nori și poduri.

Energia implicată în schimbările chimiceFigura 5.2 Energia implicată în schimbările chimice este importantă pentru viața noastră de zi cu zi: (a) Un cheeseburger pentru prânz oferă energia de care aveți nevoie pentru a trece prin restul zilei; (b) arderea benzinei oferă energia care vă mișcă mașina (și pe dumneavoastră) între casă, serviciu și școală; și (c) cocsul, o formă procesată de cărbune, furnizează energia necesară pentru a transforma minereul de fier în fier, care este esențial pentru fabricarea multor produse pe care le folosim zilnic. (credit a: modificarea lucrării de către „Pink Sherbet Photography”/Flickr; credit b: modificarea lucrării de Jeffery Turner)

Peste 90% din energia pe care o folosim provine inițial de la soare. În fiecare zi, Soarele oferă Pământului de aproape 10.000 de ori cantitatea de energie necesară pentru a satisface toate nevoile de energie ale lumii pentru acea zi. Provocarea noastră este să găsim modalități de a converti și stoca energia solară primită, astfel încât să poată fi utilizată în reacții sau procese chimice care sunt atât convenabile, cât și nepoluante. Plantele și multe bacterii captează energia solară prin fotosinteză. Eliberăm energia stocată în plante atunci când ardem lemn sau produse vegetale, cum ar fi etanolul. De asemenea, folosim această energie pentru a ne alimenta corpul mâncând alimente care provin direct de la plante sau de la animale care și-au obținut energia mâncând plante. Arderea cărbunelui și a petrolului eliberează, de asemenea, energia solară stocată: acești combustibili sunt materie vegetală și animală fosilizată.

Acest capitol va introduce ideile de bază ale unui domeniu important al științei care se referă la cantitatea de căldură absorbită sau eliberată în timpul schimbărilor chimice și fizice – o zonă numită termochimie. Conceptele introduse în acest capitol sunt utilizate pe scară largă în aproape toate domeniile științifice și tehnice. Oamenii de știință din domeniul alimentației le folosesc pentru a determina conținutul energetic al alimentelor. Biologii studiază energia organismelor vii, cum ar fi arderea metabolică a zahărului în dioxid de carbon și apă. Industriile petrolului, gazelor și transporturilor, furnizorii de energie regenerabilă și mulți alții se străduiesc să găsească metode mai bune de a produce energie pentru nevoile noastre comerciale și personale. Inginerii se străduiesc să îmbunătățească eficiența energetică, să găsească modalități mai bune de a ne încălzi și răci casele, de a ne refrigera alimentele și băuturile și de a satisface nevoile de energie și răcire ale computerelor și electronicelor, printre alte aplicații. Înțelegerea principiilor termochimice este esențială pentru chimiști, fizicieni, biologi, geologi, orice tip de inginer și aproape oricine studiază sau face orice fel de știință.

Note

  • (1) US Energy Information Administration, Primary Energy Consumption by Source and Sector, 2012, http://www.eia.gov/totalenergy/data/monthly/pdf/flow/css_2012_energy.pdf. Data derived from US Energy Information Administration, Monthly Energy Review (January 2014).

Sursa: Chemistry 2e, by OpenStax, access for free at https://openstax.org. ©2020 Rice University, licența CC BY 4.0. Traducere și adaptare: Nicolae Sfetcu, © 2022 MultiMedia Publishing

Mecanica fenomenologică
Mecanica fenomenologică

O incursiune captivantă în lumea principiilor fundamentale care stau la baza mișcării și interacțiunilor mecanice.

Nu a fost votat 23.89 lei Selectează opțiunile Acest produs are mai multe variații. Opțiunile pot fi alese în pagina produsului.
Big Data
Big Data

O analiză detaliată și cuprinzătoare asupra modului în care datele masive transformă societatea, afacerile și viața.

Nu a fost votat 14.32 lei52.63 lei Selectează opțiunile Acest produs are mai multe variații. Opțiunile pot fi alese în pagina produsului.
Introducere în inteligența artificială
Introducere în inteligența artificială

Pășește în era digitală pregătit să înțelegi și să aplici conceptele care schimbă lumea!

Nu a fost votat 14.32 lei25.09 lei Selectează opțiunile Acest produs are mai multe variații. Opțiunile pot fi alese în pagina produsului.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *