Экзотермический процесс
В термодинамике — экзотермический процесс (от древнегреческого έξω ( éxō ) «наружу» и θερμικός ( thermikós ) «тепловой»). [1] это термодинамический процесс или реакция , которая высвобождает энергию из системы в окружающую среду , обычно в форме тепла , но также в форме света (например, искры, пламени или вспышки), электричества (например, батареи) или звука (например, взрыв слышен при сжигании водорода). Термин экзотермический был впервые введен французским химиком XIX века Марселленом Бертло .
Противоположностью экзотермического процесса является эндотермический процесс, при котором энергия обычно поглощается в виде тепла. Эта концепция часто применяется в физических науках к химическим реакциям , в которых энергия химической связи преобразуется в тепловую энергию (тепло).
Два типа химических реакций [ править ]
Экзотермические и эндотермические описывают два типа химических реакций или систем, встречающихся в природе, а именно:
Экзотермический [ править ]
Эндотермический [ править ]
В эндотермической реакции или системе энергия берется из окружающей среды в ходе реакции, что обычно обусловлено благоприятным увеличением энтропии в системе. Примером эндотермической реакции является холодный компресс для оказания первой помощи, в котором реакция двух химических веществ или растворение одного в другом требует калорий из окружающей среды, а реакция охлаждает сумку и окружающую среду, поглощая из них тепло.
Фотосинтез , процесс, который позволяет растениям преобразовывать углекислый газ и воду в сахар и кислород, является эндотермическим процессом: растения поглощают лучистую энергию Солнца и используют ее в эндотермическом, иначе говоря, неспонтанном процессе. Запасенная химическая энергия может быть высвобождена обратным (самопроизвольным) процессом: сгоранием сахара с образованием углекислого газа, воды и тепла (лучистой энергии).
Высвобождение энергии [ править ]
Экзотермический относится к преобразованию, при котором закрытая система выделяет энергию (тепло) в окружающую среду, выражаемую выражением
Когда превращение происходит при постоянном давлении и без обмена электрической энергией , теплота Q равна изменению энтальпии , т. е.
в то время как при постоянном объеме , согласно первому закону термодинамики, оно равно внутренней энергии ( U изменению ), т.е.
В адиабатической системе (т. е. системе, которая не обменивается теплом с окружающей средой) экзотермический процесс в противном случае приводит к увеличению температуры системы. [3] [ нужна страница ]
В экзотермических химических реакциях тепло, выделяющееся в результате реакции, принимает форму электромагнитной энергии или кинетической энергии молекул. Переход электронов с одного квантового энергетического уровня на другой вызывает выделение света. Этот свет по энергии эквивалентен некоторой энергии стабилизации энергии химической реакции, т. е. энергии связи . Этот высвобождаемый свет может поглощаться другими молекулами в растворе, вызывая перемещение и вращение молекул, что дает начало классическому пониманию тепла. В экзотермической реакции энергия активации (энергия, необходимая для начала реакции) меньше энергии, которая впоследствии высвобождается, поэтому происходит чистое высвобождение энергии.
Примеры [ править ]
Некоторые примеры экзотермических процессов: [4]
- Сжигание топлива , такого как древесина , уголь и нефть / нефть.
- Термитная реакция [5]
- Реакция щелочных металлов и других высокоэлектроположительных металлов с водой.
- Конденсация дождя из водяного пара
- Смешивание воды и сильных кислот или сильных оснований
- Реакция кислот и оснований
- Дегидратация углеводов кислотой серной
- Схватывание цемента и бетона
- Некоторые реакции полимеризации, такие как схватывание эпоксидной смолы.
- Реакция большинства металлов с галогенами или кислородом.
- Ядерный синтез в водородных бомбах и в ядрах звезд (до железа)
- Ядерное деление тяжелых элементов
- Реакция цинка и соляной кислоты
- Дыхание (расщепление глюкозы для высвобождения энергии в клетках)
для химических Последствия реакций
Химические экзотермические реакции обычно более спонтанны, чем их аналоги, эндотермические реакции .
В термохимической реакции, которая является экзотермической, тепло может быть включено в число продуктов реакции.
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ Онлайн-словарь «Ворота греческого языка». Архивировано 5 декабря 2017 г. в Wayback Machine . греческий язык.gr
- ^ Окстоби, Д.В.; Гиллис, Х.П., Батлер, Л.Дж. (2015). Принципы современной химии , Брукс Коул. п. 617. ISBN 978-1305079113
- ^ Перро, Пьер (1998). Термодинамика от А до Я. Издательство Оксфордского университета. ISBN 0-19-856552-6 .
- ^ Экзотермические - эндотермические примеры. Архивировано 1 сентября 2006 г. в Wayback Machine . Frostburg.edu
- ^ «T510: Экзотермическая реакция – Термит» . 23 декабря 2015 г.
Внешние ссылки [ править ]
- http://chemistry.about.com/b/a/184556.htm. Архивировано 22 мая 2006 г. в Wayback Machine. Наблюдайте экзотермические реакции в простом эксперименте.