Что такое энергия в химии

Химическая энергия

В популярной литературе под термином химическая энергия чаще всего подразумевают энергию, которую вещество или смесь веществ выделила в результате экзотермической реакции.

В химической термодинамике используется термин Химический потенциал.

В более узком смысле химическая энергия, получаемая при сгорании топлива, называется Удельная теплота сгорания.

Примеры использования химической энергии: при пропускании тока через медный купорос выделится чистая медь или самовозгорание с помощью необходимых веществ.

Связанные понятия

В физике механи́ческая эне́ргия описывает сумму потенциальной и кинетической энергий, имеющихся в компонентах механической системы. Механическая энергия — это энергия, связанная с движением объекта или его положением, способность совершать механическую работу; это энергия движения и сопровождающего его взаимодействия.

Упоминания в литературе

Связанные понятия (продолжение)

Химические лазеры — разновидность газовых лазеров, в которых источником энергии служат химические реакции между компонентами рабочей среды. Химические лазеры непрерывного действия могут достигать высокого уровня мощности и используются в промышленности для резки и создания отверстий.

Водород считается одним из наиболее перспективных топлив как эффективный и экологически чистый энергоноситель. С практической точки зрения горение водорода связано с его использованием в энергетических установках и топливных элементах и безопасностью соответствующих технологических процессов и устройств. Удельная теплота сгорания водорода составляет примерно 140 МДж/кг (верхняя) или 120 МДж/кг (нижняя), что в несколько раз превышает удельную теплоту сгорания углеводородных топлив (для метана — около.

Источник

Химическая энергия

Химическая энергия — потенциал вещества трансформироваться в химической реакции или трансформировать другие вещества. Создание или разрушение химических связей происходит с выделением (экзотермическая реакция) или поглощением (эндотермическая реакция) энергии.

В популярной литературе под термином химическая энергия чаще всего подразумевают энергию, которую вещество или смесь веществ выделила в результате экзотермической реакции.

В более узком смысле химическая энергия получаемая при сгорании топлива называется Удельная теплота сгорания.

См. также

Смотреть что такое «Химическая энергия» в других словарях:

химическая энергия — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN chemical energy … Справочник технического переводчика

химическая энергия — cheminė energija statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Cheminio junginio, kaip surištosios molekulių (arba kitų objektų) sistemos, ryšio energija, apibūdinanti cheminio junginio patvarumą. atitikmenys: angl. chemical energy… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

химическая энергия — cheminė energija statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Energijos kiekis, išsiskiriantis arba sugeriamas cheminės reakcijos metu. atitikmenys: angl. chemical energy vok. chemische Energie, f rus. химическая энергия, f pranc.… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

химическая энергия — cheminė energija statusas T sritis chemija apibrėžtis Cheminės reakcijos metu išsiskirianti energija. atitikmenys: angl. chemical energy rus. химическая энергия … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

химическая энергия — cheminė energija statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. chemical energy vok. chemische Energie, f rus. химическая энергия, f pranc. énergie chimique, f … Fizikos terminų žodynas

химическая энергия — cheminė energija statusas T sritis Energetika apibrėžtis Medžiagų cheminės sandaros ir sudėties lemiama energija. Cheminių virsmų metu cheminė energija išskiriama arba sugeriama kita forma. atitikmenys: angl. chemical energy vok. chemische… … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

химическая энергия — ▲ потенциальная энергия ↑ химический ↓ аккумулятор. батарея. щелочной аккумулятор. кислотный аккумулятор. горение, взрывчатое вещество … Идеографический словарь русского языка

Химическая энергия — см. Химическое сродство … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

удельная химическая энергия и — 3.1.6 удельная химическая энергия и (specific chemical energy), Дж/кг: Удельная химическая энергия взрывчатого вещества. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

энергия — 1 энергия: Продукция, являющаяся средством труда для выполнения работы, оказания услуги или предметом труда для выработки энергии другого вида. Источник: ГОСТ Р 53905 2010: Энергосбережение. Термины и определения оригинал документа 2.4 энергия … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Источник

Энергия химическая

Полезное

Смотреть что такое «Энергия химическая» в других словарях:

Энергия свободная — см. Энергия (химическая) … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ — связь между атомами в молекуле или мол. соединении, возникающая в результате либо переноса эл на с одного атома на другой, либо обобществления эл нов парой (или группой) атомов. Силы, приводящие к X. с., кулоновские, однако X. с. описать в рамках … Физическая энциклопедия

Химическая эволюция — или пребиотическая эволюция этап предшествовавший появлению жизни[1][2][3], в ходе которого органические, пребиотические вещества возникли из неорганических молекул под влиянием внешних энергетических и селекционных факторов и в силу… … Википедия

Химическая энергия — потенциал вещества трансформироваться в химической реакции или трансформировать другие вещества. Создание или разрушение химических связей происходит с выделением (экзотермическая реакция) или поглощением (эндотермическая реакция) энергии. В… … Википедия

Энергия ионизации — Энергия ионизации разновидность энергии связи или, как её иногда называют, первый ионизационный потенциал (I1), представляет собой наименьшую энергию, необходимую для удаления электрона от свободного атома в его низшем энергетическом… … Википедия

Энергия атомизации — Энергия атомизации это эндоэнергетический эффект превращения одного моля простого вещества в состояние свободных, не взаимодействующих друг с другом атомов (обычно этот эндоэффект определяют для стандартных условий). Энергия атомизации… … Википедия

ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА — раздел термодинамики и физ. химии, изучающий зависимости термодинамич. свойств в в от их состава, строения и условий существования, а также разл. хим. и физико хим. Процессы (хим. реакции, фазовые переходы в сложных системах, адсорбцию и др.).… … Физическая энциклопедия

ЭНЕРГИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЕТКИ — энергия (U), затрачиваемая на разрыв кристаллической решетки на ее составляющие с переносом на расстояние отсутствия взаимодействия, взятая с обратным знаком. Если решетка ионная, то это энергия разрыва на соответствующие ионы, если атомная или… … Геологическая энциклопедия

ЭНЕРГИЯ — (греч. energeia, от energos действующий, сильный). Настойчивость, обнаруживаемая в преследовании цели, способность высшего напряжения сил, в соединении с крепкой волей. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н.,… … Словарь иностранных слов русского языка

Источник

20 примеров химической энергии, чтобы понять концепцию

Большую часть времени считается энергией химических связей, но термин также включает энергию, запасенную в электронном расположении атомов и ионов..

Это форма потенциальной энергии, которая не будет наблюдаться, пока не произойдет реакция (Helmenstine, 2017).

Обычно, когда химическая энергия высвобождается из вещества, это вещество превращается в совершенно новое вещество.

20 выдающихся примеров химической энергии

1- Дерево

На протяжении тысячелетий древесина была источником энергии. Вокруг костра дрова горят, а когда дрова горят, химическая энергия, хранящаяся в связях молекул целлюлозы в древесине, выделяет тепло и свет (Chemical Energy Example, S.F.).

Во время промышленной революции паровые двигатели, как и поезда, использовали уголь в качестве источника энергии..

При сжигании угля выделяется тепло, которое использовалось для испарения воды и производства кинетической энергии при движении поршня..

Хотя паровые двигатели в настоящее время не используются, уголь по-прежнему используется в качестве источника энергии для выработки электроэнергии и тепла.

3- Бензин

Топливо, жидкое топливо, такое как нефть или газ, являются одними из наиболее экономически важных форм химической энергии для человеческой цивилизации..

Когда предоставляется источник возгорания, эти ископаемые виды топлива мгновенно преобразуются, высвобождая огромное количество энергии в процесс..

Эта энергия используется многими способами, особенно для транспортных целей.

Когда вы нажимаете на акселератор вашего автомобиля, газ в баке превращается в механическую энергию, которая ведет автомобиль вперед, а затем создает кинетическую энергию в форме движущегося автомобиля..

4- Природный газ

Когда пропан сжигается для приготовления пищи на гриле, химическая энергия, накопленная в связях молекул пропана, разрушается, и тепло выделяется для приготовления пищи..

5- окислительно-восстановительный потенциал

Химические элементы обладают способностью давать или принимать электроны. При этом они остаются в состоянии большей или меньшей энергии в зависимости от элемента.

Когда один элемент передает электрон другому, различие между этими энергетическими состояниями называется окислительно-восстановительным потенциалом.

По соглашению, если разница положительная, то реакция происходит спонтанно (Jiaxu Wang, 2015).

6- Аккумуляторы и гальванические элементы

7- Биоэлектрическая энергия

Есть некоторые виды, такие как электрические угри (электрофорус электрический) или глубоководная рыба (melanocetus johnsonii) которые способны генерировать биоэлектричество извне.

Фактически, биоэлектричество присутствует во всех живых существах. Примером их являются мембранные потенциалы и нейрональные синапсы.

8- Фотосинтез

Во время фотосинтеза энергия солнечного света преобразуется в химическую энергию, которая накапливается в углеводных связях.

Впоследствии растения могут использовать энергию, накопленную в связях углеводных молекул, для их роста и восстановления..

9- Еда

Пища, которую едят люди, будь то растения или животные, является формой запасенной химической энергии, которую тела используют для движения и функционирования..

Когда пища готовится, часть энергии высвобождается из ее химических связей в результате применения тепловой энергии..

После того, как люди едят, процесс пищеварения преобразует химическую энергию в форму, которую их тела могут использовать (Барт, С.Ф.).

10- Клеточное дыхание

Во время клеточного дыхания наши тела берут молекулы глюкозы и разрушают связи, которые удерживают молекулы вместе.

Когда эти связи разрушаются, химическая энергия, запасенная в этих связях, высвобождается и используется для превращения молекул АТФ в форму, пригодную для нас..

Движение мышц является примером того, как организм использует химическую энергию для превращения ее в механическую или кинетическую..

При использовании энергии, содержащейся в АТФ, конформационные изменения происходят в белках скелетных мышц, заставляя их напрягаться или расслабляться, вызывая физические движения.

12- Химическое разложение

13- Водород и кислород

Водород является легким и легковоспламеняющимся газом. В сочетании с кислородом взрывно выделяет тепло.

Это стало причиной трагедии дирижабля Гинденбурга, так как эти машины были накачаны водородом. Сегодня эта реакция используется для продвижения ракет в космос.

14- Взрывы

Они наблюдаются в звуке, движении и тепле, которые создаются.

При нейтрализации кислоты основанием выделяется энергия. Это потому, что реакция экзотермическая.

16- Кислота в воде

17- охлаждающий гель

Холодные контейнеры, используемые в спорте, являются примерами химической энергии. Когда внутренний мешок, заполненный водой, разбивается, он вступает в реакцию с гранулами нитрата аммония и создает новые химические связи во время реакции, поглощая энергию из окружающей среды..

В результате накопления химической энергии в новых связях температура холодного контейнера снижается.

18- гель термосумки

Эти полезные пакеты, которые используются для разогрева холодных рук или воспаленных мышц, содержат химические вещества.

Когда вы разбиваете пакет, чтобы использовать его, химические вещества активируются. Эти химические вещества смешиваются, и химическая энергия, которую они выделяют, создает тепло, которое нагревает упаковку..

19- Алюминий в соляной кислоте

В химической реакции в лаборатории: алюминиевую фольгу добавляют к раствору соляной кислоты.

Пробирка становится очень горячей, потому что во время реакции многие химические связи разрушаются, выделяя химическую энергию, вызывая повышение температуры раствора..

Несмотря на то, что это не пример химической энергии, стоит упомянуть. Когда ядро ​​деления делится на несколько более мелких фрагментов.

Эти фрагменты или продукты деления примерно равны половине исходной массы. Два или три нейтрона также испускаются.

Сумма масс этих фрагментов меньше исходной массы. Эта «исчезнувшая» масса (около 0,1% от первоначальной массы) была преобразована в энергию в соответствии с уравнением Эйнштейна (AJ Software & Multimedia, 2015).

Дополнительные понятия для понимания химической энергии

Разрыв связей требует энергии, образование связей высвобождает энергию, и глобальная реакция может быть эндергонической (ΔG 0) на основе общих изменений в стабильности реагентов к продуктам (Chemical Energy, S.F.).

Химическая энергия играет решающую роль в каждом дне нашей жизни. Благодаря простым реакциям и окислительно-восстановительной химии, расщеплению и связыванию энергия может быть извлечена и использована удобным для использования способом (Solomon Koo, 2014).

Источник

Конспект лекций
по общей химии

Продолжение. Начало см. в № 8, 12, 13, 20, 23, 25-26, 40/2004;
1/2005

Глава 6.
Введение в термодинамику
химических реакций

6.1. «Химическая» энергия
среди других видов энергии

Термодинамика (от греч. – тепло и – силовой) – наука о закономерностях движения теплоты и превращения энергии. Одним из признаков движения теплоты в химических процессах является ее поглощение или выделение в ходе реакции. Все химические реакции по признаку поглощения или выделения теплоты можно разделить на два основных класса: эндотермические и экзотермические. Тепловая энергия – один из видов энергии. Постараемся определить, какое место занимает энергия, выделяемая или поглощаемая в ходе химических процессов, среди других видов энергии.

Из курса физики известен такой вид энергии, как кинетическая. Определим кинетическую энергию тела массой m = 1 кг, летящего со скоростью = 10 м/с:

E_к = m 2 /2 = 1 (кг)•(10 (м/с)) 2 /2 = 50 Дж.

Вспомним о потенциальной энергии и рассчитаем потенциальную энергию груза массой m = 1 кг, поднятого на высоту h = 10 м:

где g – ускорение свободного падения (g 10 м/с 2 ),

E_п = 1 (кг)•10 (м/с 2 )•10 (м) = 100 Дж.

Полученные числа наглядно показывают, что груз, поднятый на высоту 10 м, обладает в два раза большей энергией, нежели груз, летящий со скоростью 10 м/с.

Энергию, требуемую для нагрева тела или выделяющуюся при его охлаждении, называют тепловой энергией. Тепловые энергии, требуемые для нагрева равных масс различных веществ на одну и ту же температуру, различны.

Тепловая энергия, приведенная к единице массы и единице температуры, носит название удельной теплоемкости. Тепловая энергия, приведенная к единице количества вещества и единице температуры, называется молярной теплоемкостью.

Наивысшее значение удельной теплоемкости имеет вода. Удельная теплоемкость воды равна
4,2 кДж/(кг•град). Возьмем 1 кг воды и нагреем его на 10 градусов, например от 10 °С до 20 °С. Вычислим энергию, которая потребуется для проведения этого процесса:

E_т = 1 (кг)•4,2 (кДж/(кг•град))•10 (град) = 42 кДж = 42 000 Дж.

Полученный результат наглядно демонстрирует, что энергия, выделяющаяся при охлаждении
1 кг воды на 10 градусов, достаточна для того, чтобы поднять груз массой 420 кг на высоту 10 м или разогнать груз массой 840 кг до скорости 10 м/с.

Энергия, выделяющаяся при делении тяжелых ядер, – ядерная энергия – намного превышает тепловую энергию. Так, при делении ядер, содержащихся в 1 кг , выделяется энергия
8•10 10 кДж. Эта энергия примерно в 2•10 9 (в 2 млрд раз) превышает энергию, требуемую для нагрева 1 кг воды на 10 градусов.

Наконец, еще один тип энергии соотносится с законом взаимосвязи массы и энергии, выражаемым знаменитой формулой Эйнштейна:

где с – скорость света в вакууме (с 3•10 8 м/с, или 300 000 км/с). Согласно данной формуле так называемая собственная энергия или энергия покоя (внутренняя энергия) 1 кг вещества равна:

E_вн = 1 (кг)•(3•10 8 (м/с)) 2 = 9•1016 Дж = 9•10 13 кДж.

«Химическая» энергия среди упомянутых выше занимает скромное промежуточное положение. Так, при получении 1 кг сульфида железа из простых веществ (Fe + S = FeS) выделяется энергия около 1000 кДж. Этого хватит на нагрев 2 л воды от 0 °С до 100 °С при условии, что расход энергии на нагрев окружающей среды будет минимальным.

6.2. Энтальпия

Многочисленные химические процессы принято разделять на эндотермические и экзотермические с присущими им тепловыми эффектами. Очевидно, что можно ввести некоторые величины, которые позволят характеризовать способность вещества к поглощению или выделению энергии. Были введены две такие величины с учетом условий проведения процесса.

Реакцию, протекающую при постоянном объеме (в замкнутом реакторе), характеризуют внутренней энергией (U), а при постоянном давлении в открытом сосуде – энтальпией (Н).

Для тех, кто проводит реакции в открытых сосудах, более важной величиной является энтальпия образования, обозначенная буквой Н (от англ. heat – теплота). Была введена шкала, позволяющая сопоставлять энтальпии образования всех веществ. Принято, что нулю на данной шкале соответствуют простые вещества (рис. 6.1).

Рис. 6.1.
Шкала энтальпий

Если простое вещество способно существовать в нескольких аллотропных формах, то нуль на указанной шкале обычно относится к наиболее устойчивой из них. Так, нулевую энтальпию образования имеет кислород, а не озон, графит, а не алмаз. Поскольку в результате превращения озона в кислород энергия выделяется, энтальпия образования озона больше.

Если при образовании сложного вещества из простых энергия затрачивается, то значение энтальпии для данного вещества положительное, а если выделяется, то отрицательное. Поскольку абсолютную энтальпию образования вещества определить невозможно, оперируют только с их разностями H в искусственно введенной шкале.

На шкалу энтальпий наносят значения (обычно в кДж/моль), отнесенные к единице количества вещества. Так, значение H для Ag₂O, равное –30 (см. рис. 6.1), говорит о том, что при образовании 1 моль этого соединения из простых веществ (Ag и O₂) выделяется энергия 30 кДж.

Разница энтальпий образования соединений обычно зависит от температуры, при которой проводится процесс. В связи с этим в справочниках, как правило, указывают стандартное (относящееся к температуре 25 °С) значение энтальпии, что обозначают верхним индексом (0). Обозначение энтальпии образования соединения (из простых веществ) снабжают также нижним индексом (f) (от англ. formation – образование). Тогда для стандартной энтальпии образования воды имеем:

Кроме энтальпий образования в справочниках приводят и другие виды энтальпий, например, стандартные энтальпии сгорания, показывающие, сколько энергии выделяется при сгорании 1 моль вещества.

Не все вещества можно получить, помещая простые вещества непосредственно в реактор. Например, глюкозу С₆Н₁₂О₆ нельзя получить при непосредственном контакте углерода, кислорода и водорода. Это вещество возникает в результате биохимических процессов в живой клетке.

В таких случаях приходит на помощь закон Гесса, который гласит, что тепловой эффект химической реакции определяется разностью энергетических состояний продуктов и реагентов и не зависит от пути реакции. Легко пояснить закон Гесса с помощью следующего примера. Углекислый газ из углерода и кислорода можно получить двумя путями (рис. 6.2):

Рис. 6.2.
Графическое истолкование закона Гесса
на примере превращения углерода
в углекислый газ

1) в одну стадию – прямым сжиганием в избытке кислорода;

2) в две стадии – получением сначала монооксида углерода и его последующим сжиганием.

Согласно закону Гесса:

H₁ = H₂ + H₃.

Из закона Гесса вытекают три важных следствия.

Следствие 1. Энтальпия реакции равна разности энтальпий образования продуктов и реагентов:

H_р = H_f (прод.) – H_f (реаг.).

Так, если уравнение реакции в общем виде записать следующим образом:

H_р = cH_f(C) + dH_f(D) – aH_f(A) – bH_f(B).

Из первого следствия закона Гесса можно определить стандартную теплоту образования глюкозы, пользуясь энтальпией ее сгорания:

Следствие 2. Энтальпия реакции равна разности энтальпий сгорания реагентов и продуктов:

H_р = H_сг(реаг.) – H_сг(прод.).

H_р = aH_сг(А) + bH_сг(B) – cH_сг(C) – dH_сг(D).

Следствие 3. Термохимические уравнения реакций можно складывать и вычитать, умножать и делить, записывать справа налево, несмотря на подчас практическую неосуществимость обратных реакций.

Это следствие приходит на помощь, когда соединения либо не удается получить при непосредственном взаимодействии простых веществ, либо они не горят. Так, сульфат кальция не получается при непосредственном смешении в калориметре кальция, кислорода и серы. В этой случае поступают следующим образом. Последовательно проводят четыре реакции, измеряя их тепловые эффекты (табл. 6.1). Энтальпия образования сульфата кальция из простых веществ будет равна сумме энтальпий четырех проведенных реакций.

Суммирование уравнений реакций и энтальпий
согласно третьему следствию из закона Гесса

№	Уравнение реакции	Hр
1	Ca + 1/2O2 = CaO	H1
2	S + O2 = SO2	H2
3	SO2 + 1/2O2 = SO3	H3
4	CaO + SO3 = CaSO4	H4
	Ca + S + 2O2 = CaSO4	Hp = H1 + H2 + H3 + H4

Иногда вместо энтальпий реакций используют теплоты реакций, а вместо энтальпий образования веществ их теплоты образования. Теплоты реакций и теплоты образования связаны с соответствующими энтальпиями простым соотношением:

Источник