Mikä on energiakaavio? (esimerkkien kanssa)

energiakaavio se on energiagraafi, joka kuvaa prosessia, joka tapahtuu koko reaktion aikana. Energiakaaviot voidaan määritellä myös elektronisen konfiguraation visualisoimiseksi orbitaaleissa; kukin esitys on orbitaalinen elektroni, jossa on nuoli.

Esimerkiksi energiakuvassa nuolet, jotka osoittavat ylempään suuntaan, edustavat elektronia positiivisella käänteellä. Alaspäin osoittavat nuolet ovat vastuussa elektronin edustamisesta negatiivisella spinillä.

Energiakaavioita on kahdenlaisia. Termodynaamiset tai orgaaniset kemiakaaviot, jotka esittävät reaktion aikana tuotetun tai käytetyn energian määrää; alkuaineista lähtien reaktiiviset, menevät läpi siirtymävaiheen tuotteisiin.

Ja epäorgaanisen kemian kaaviot, joiden tarkoituksena on osoittaa molekyylirakenteet atomien energian tason mukaan.

Energiakarttojen tyypit

Termodynaamiset kaaviot

Termodynaamiset kaaviot ovat kaavioita, jotka edustavat materiaalin (tyypillisesti nesteiden) termodynaamisia tiloja ja tämän materiaalin käsittelyn seurauksia.

Esimerkiksi entropista lämpötilakaaviota voidaan käyttää nesteen käyttäytymisen osoittamiseen, kun se muuttuu kompressorin läpi.

Sankey-kaavio

Sankey-kaaviot ovat energiakaavioita, joissa nuolien paksuus näkyy suhteessa virtauksen määrään. Esimerkki voidaan havainnollistaa seuraavasti:

Tämä kaavio edustaa tehtaan koko primäärienergian virtausta. Nauhojen paksuus on suoraan verrannollinen tuotannon, käytön ja häviöiden energiaan.

Ensisijaiset energialähteet ovat kaasu, sähkö ja hiili / öljy ja edustavat energian syöttöä kaavion vasemmalle puolelle.

Voit myös tarkastella energiakustannuksia, materiaalivirtaa alueellisella tai kansallisella tasolla sekä erän tai palvelun kustannusten erittelyä.

Nämä kaaviot korostavat visuaalisesti suuria energiansiirtoja tai virtauksia järjestelmässä.

Ja ne ovat erittäin hyödyllisiä, kun on kyse määräävän panoksen löytämisestä yleisessä virtauksessa. Usein nämä kaaviot osoittavat konservoituja määriä määritellyn järjestelmän rajoissa.

Kaavio P-V

Sitä käytetään kuvaamaan muutoksia, jotka vastaavat tilavuuden ja paineen mittauksia järjestelmässä. Niitä käytetään yleisesti termodynamiikassa, kardiovaskulaarisessa fysiologiassa ja hengitysfysiologiassa.

P-V-kaavioita kutsuttiin alun perin indikaattorikaavioiksi. Ne kehitettiin 1800-luvulla välineiksi höyrykoneiden tehokkuuden ymmärtämiseksi.

P-V-kaavio esittää paineen P muutosta suhteessa jonkin prosessin tai prosessien V tilavuuteen.

Termodynamiikassa nämä prosessit muodostavat syklin, joten syklin päättyessä ei ole muutoksia järjestelmän tilaan; kuten esimerkiksi laitteessa, joka palaa paineeseensa ja alkutilavuuteensa.

Kuvassa on tyypillisen P-V-kaavion ominaisuudet. Useita lueteltuja tiloja (1 - 4) voidaan havaita.

Jokaisen tilan välinen reitti koostuu prosessista (A - D), joka muuttaa järjestelmän (tai molempien) painetta tai tilavuutta.

Kaavio T-S

Sitä käytetään termodynamiikassa lämpötilan ja spesifisen entropian muutosten visualisoimiseksi termodynaamisen prosessin tai syklin aikana.

Se on erittäin hyödyllinen ja hyvin yleinen työkalu alueella, erityisesti siksi, että se auttaa visualisoimaan lämmönsiirtoa prosessin aikana.

Käänteisissä tai ihanteellisissa prosesseissa prosessin T-S-käyrän ala on lämpö, ​​joka siirretään järjestelmään prosessin aikana.

Isentrooppinen prosessi piirretään pystysuorana viivana T-S-kaaviossa, kun taas isoterminen prosessi on piirretty vaakasuorana viivana.

Tässä esimerkissä esitetään termodynaaminen sykli, joka tapahtuu kuumassa säiliön lämpötilassa Tc ja kylmäsäiliön lämpötilassa Tc. Käänteisessä prosessissa punainen alue Qc on järjestelmän ja kylmäsäiliön välillä vaihdetun energian määrä.

Tyhjä alue W on järjestelmän ja sen ympärillä vaihdetun energian määrä. Kuuman talletuksen välillä vaihdettu lämmön määrä on näiden kahden summa.

Jos sykli siirtyy oikealle, se tarkoittaa, että se on lämpömoottori, joka vapauttaa työn. Jos sykli liikkuu vastakkaiseen suuntaan, se on lämpöpumppu, joka vastaanottaa työn ja siirtää lämmön Qh kylmäsäiliöstä kuumaan säiliöön.

Epäorgaaniset kemiakaaviot

Ne edustavat tai kuvaavat atomeihin ja niiden energian tasoon liittyviä molekyyliorbitaaleja.

Etaanin mahdollinen energiakaavio

Eteenin erilaisilla konformaatioilla ei ole samaa energiaa, koska niillä on erilainen elektroninen hylkintä hydrogeenien välillä.

Kun molekyyliä pyöritetään vaihtelevasta konformaatiosta alkaen, tiettyjen metyyliryhmien vetyatomien välinen etäisyys alkaa laskea. Järjestelmän potentiaalinen energia kasvaa, kunnes se saavuttaa pimennetyn konformaation

Erilaiset energiamuodot voidaan esittää graafisesti eri konformaatioiden joukossa. Etaanin kaaviossa havaitaan, kuinka pimennetyt konformaatiot ovat energian maksimiarvoja; Toisaalta varajäsenet olisivat minimi.

Tässä etaanipotentiaalienergiakaaviossa aloitamme pimennetystä konformaatiosta. Sitten ne kääntyvät 60 °: sta 60 °: een, kunnes ne kulkevat 360 °.

Eri konformaatiot voidaan luokitella energian mukaan. Esimerkiksi varajäsenellä 1,3 ja 5 on sama energia (0). Toisaalta konformaatioilla 2,4 ja 6 on enemmän energiaa vetykaasun sulkemisen seurauksena

viittaukset

1. Paineen tilavuuskaavio. Haettu osoitteesta wikipedia.org
2. T-S-kaavio. Haettu osoitteesta wikipedia.org
3. Sankey-kaavio. Haettu osoitteesta wikipedia.org
4. Mahdolliset energiakaaviot (2009). Palautettu osoitteesta quimicaorganica.net