20 Примери за химическа енергия за разбиране на концепцията

Сред примерите за химическа енергия можем да намерим батерии, биомаса, нефт, природен газ или въглища. Това обяснява идеята, че химическата енергия е енергията, съхранявана в химически продукти, която я прави енергия вътре в атомите и молекулите.

По-голямата част от времето се счита за енергията на химичните връзки, но терминът включва и енергия, съхранявана в електронното подреждане на атоми и йони.

Това е форма на потенциална енергия, която няма да се наблюдава, докато не се получи реакция (Helmenstine, 2017).

Обикновено, след като химическата енергия се освободи от веществото, това вещество се превръща в напълно ново вещество.

20 изключителни примери за химическа енергия

1- Дърво

В продължение на хиляди години дървото е източник на енергия. Около огън, дървата за горене гори и докато дървото гори, химическата енергия, съхранявана в връзките на целулозните молекули в дървото, отделя топлина и светлина (Примери за химическа енергия, SF).

По време на индустриалната революция парните двигатели, като влаковете, използвали въглища като енергиен източник.

Горещите въглища отделят топлина, която се използва за изпаряване на водата и произвежда кинетична енергия с движението на буталото.

Въпреки че парните двигатели вече не се използват, въглищата все още се използват като източник на енергия за производство на електричество и топлина.

3- Бензин

Горивата, течните горива като петрол или газ са едни от най-важните икономически аспекти на химическата енергия за човешката цивилизация.

Когато се осигури източник на запалване, тези изкопаеми горива се преобразуват мигновено, освобождавайки огромно количество енергия в процеса.

Тази енергия се използва по много начини, особено за транспортни цели.

Когато стъпите на ускорителя на колата си, газът в резервоара става механична енергия, която кара автомобила да се движи напред, което след това създава кинетична енергия във формата на колата в движение.

4 - Природен газ

Когато пропанът се изгори, за да се приготви на скара, химическата енергия, съхранявана в връзките на пропановите молекули, се разпада и топлината се освобождава за готвене.

По същия начин, природен газ, като метан, се използва като алтернатива на бензина и дизела за управление на превозни средства.

5 - Редокс потенциал

Химичните елементи имат способността да получават или приемат електрони. По този начин те остават в състояние на по-голяма или по-малка енергия в зависимост от елемента.

Когато един елемент прехвърля електрона на друг, разликата между тези енергийни състояния се нарича редокс потенциал.

По принцип, ако разликата е положителна, реакцията се случва спонтанно (Jiaxu Wang, 2015).

6- Батерии и волтажни клетки

7 - Биоелектрическа енергия

Има някои видове, като електрически змиорки ( electrophorus electricus ) или дълбоководни риби ( melanocetus johnsonii ), които са способни да генерират биоелектричество външно.

Всъщност биоелектричеството присъства във всички живи същества. Пример за това са мембранни потенциали и невронални синапси.

8- Фотосинтеза

По време на фотосинтезата енергията на слънчевата светлина се превръща в химическа енергия, която се съхранява в въглехидратните връзки.

Впоследствие растенията могат да използват енергията, съхранявана в връзките на въглехидратните молекули, за техния растеж и възстановяване.

9 - Храна

Храната, която хората ядат, независимо дали от растение или от животно, е форма на съхранявана химическа енергия, която органите използват, за да се движат и функционират.

Когато се приготвя храна, част от енергията се освобождава от химическите връзки в резултат на използваната топлинна енергия.

След като хората ядат, храносмилателния процес допълнително преобразува химическата енергия във форма, която телата им могат да използват (Barth, SF).

10. Дишане на клетките

По време на клетъчното дишане телата ни вземат молекулите на глюкозата и разрушават връзките, които държат молекулите заедно.

Когато тези връзки са счупени, химическата енергия, която се съхранява в тези връзки, се освобождава и се използва за направата на АТР молекулите, форма на използваема енергия за нас.

Движението на мускулите е пример за това как тялото използва химическа енергия, за да я превърне в механична или кинетична.

Когато се използва енергията, съдържаща се в АТР, конформационните промени настъпват в протеините на скелетните мускули, което ги кара да се напрегнат или да се отпуснат, предизвиквайки физическо движение.

12 - Химично разлагане

Когато живите същества умират, енергията, съдържаща се в техните химически връзки, трябва да отиде някъде. Бактериите и гъбите използват тази енергия в реакциите на ферментация.

13 - Водород и кислород

Водородът е лек и запалим газ. Когато се комбинира с кислород, тя отделя топлина експлозивно.

Това е причината за трагедията на дирижабъла на Хинденбург, тъй като тези превозни средства са били напомпани с водород. Днес тази реакция се използва за задвижване на ракети в космоса.

14 - Експлозии

Експлозиите са химични реакции, които се случват много бързо и освобождават много енергия. Когато се експлоатира взривно вещество, химическата енергия, съхранявана в експлозива, се променя и се предава на звукова енергия, кинетична енергия и топлинна енергия.

Те се наблюдават в звука, движението и топлината, които се създават.

Чрез неутрализиране на киселина с основа, енергията се освобождава. Това е така, защото реакцията е екзотермична.

16 - Киселина във вода

Също така, когато се разрежда киселина във вода, протича екзотермична реакция. Трябва да се обърне голямо внимание, за да се избегне пръскане на киселина. Правилният начин за разреждане на киселина винаги е добавянето му към водата и никога обратното.

17 - Охлаждащ гел

Студените контейнери, използвани в спорта, са примери за химическа енергия. Когато вътрешната торба, напълнена с вода, се счупи, тя реагира с гранулите от амониев нитрат и създава нови химически връзки по време на реакцията, поглъщайки енергия от околната среда.

В резултат на съхранението на химическата енергия в нови връзки температурата на студения пакет намалява.

18- Гел топлинни чанти

Тези полезни чанти, които се използват за затопляне на студени ръце или болки в мускулите, съдържат химикали вътре в тях.

Когато счупите опаковката, за да я използвате, химикалите се активират. Тези химикали се смесват и химическата енергия, която отделят, създава топлината, която загрява опаковката.

19 - Алуминий в солна киселина

При химична реакция в лаборатория: към разтвора на солна киселина се добавя алуминиево фолио.

Епруветката става много гореща, защото по време на реакцията много химически връзки се счупват, освобождавайки химическа енергия, което води до повишаване на температурата на разтвора.

Въпреки, че не е пример за химическа енергия, заслужава да се спомене. Когато ядрото на делене се раздели на няколко по-малки фрагмента.

Тези фрагменти или продукти на делене са приблизително равни на половината от първоначалната маса. Излъчват се също два или три неутрона.

Сумата от масите на тези фрагменти е по-малка от първоначалната маса. Тази "изчезнала" маса (около 0, 1% от първоначалната маса) е преобразувана в енергия съгласно уравнението на Айнщайн (AJ Software & Multimedia, 2015).

Допълнителни концепции за разбиране на химическата енергия

Химичните реакции включват създаването и разрушаването на химични връзки (йонни и ковалентни), а химическата енергия на системата е енергията, която се отделя или абсорбира поради производството и разрушаването на тези връзки.

Прекъсването на връзките изисква енергия, образуването на връзки освобождава енергия, а глобалната реакция може да бъде ендергонична (ΔG 0) въз основа на общите промени в стабилността на реагентите към продуктите (Chemical Energy, SF).

Химическата енергия играе решаваща роля във всеки ден от живота ни. Чрез прости реакции и окислително-редукционна химия, разпадане и образуване на връзка, енергията може да бъде извлечена и използвана по начин, който може да се използва (Solomon Koo, 2014).