Экзотермический процесс - Exothermic process

Не путать с Экзотермический.
Взрывы - одни из самых сильных экзотермических реакций.

В термодинамика, период, термин экзотермический процесс (exo-: «снаружи») описывает процесс или реакцию, которая высвобождает энергия от системы к ее окружению, обычно в виде высокая температура, но также в виде свет (например, искра, пламя или вспышка), электричество (например, аккумулятор) или звук (например, слышен взрыв при сжигании водорода). Его этимология происходит от греческой приставки έξω (exō, что означает «наружу») и греческое слово θερμικός (thermikόs, что означает «тепловой»).[1] Период, термин экзотермический был впервые придуман Марселлен Бертло.

Противоположностью экзотермическому процессу является эндотермический процесс, который поглощает энергию обычно в виде тепла. Эта концепция часто применяется в физические науки к химические реакции где химическая энергия связи конвертируется в тепловая энергия (высокая температура).

Два типа химических реакций

Экзотермический и эндотермический описывают два типа химических реакций или систем, встречающихся в природе, а именно:

Экзотермический

После экзотермическая реакция, в окружающую среду поступило больше энергии, чем было поглощено для инициирования и поддержания реакции. Примером может служить горение свечи, в котором сумма калорий, произведенных при сгорании (найденная путем изучения лучистого нагрева окружающей среды и производимого видимого света, включая повышение температуры самого топлива (парафина), в которое кислород превращается горячий CO2 и водяного пара) превышает количество калорий, первоначально поглощенных при зажигании пламени и само поддержание пламени (некоторая энергия реабсорбируется и используется для плавления, затем испарения парафина и т. д., но намного превосходит энергию, выделяемую при преобразовании относительно слабая двойная связь кислорода [2] к более сильным связям в CO2 и H2О).

Эндотермический

В эндотермическая реакция или системы, энергия отбирается из окружающей среды в ходе реакции, обычно за счет благоприятного увеличения 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 за счет поглощения тепла от них. Производство древесины фотосинтез это эндотермический процесс: деревья поглощают лучистую энергию солнца и используют ее в эндотермических реакциях, таких как разложение CO2 и H2O и рекомбинация атомов для производства целлюлозы и других органических химикатов, а также O2. Позже дрова можно сжечь в камине, выделив экзотермически энергию O2[2] в виде тепла и света для окружающей среды, например в интерьер дома.

Высвобождение энергии

Экзотермический относится к трансформации, при которой замкнутая система выделяет энергию (тепло) в окружающую среду, что выражается как

Q <0.

Когда преобразование происходит при постоянном давлении и без обмена электрической энергии, тепло Q равно энтальпия изменение, т.е.

∆H <0,[3]

при постоянной громкости в соответствии с первый закон термодинамики это равно изменению внутренней энергии, т.е.

∆U = Q + 0 < 0.

В адиабатический системы (то есть системы, которая не обменивается теплом с окружающей средой), иначе экзотермический процесс приводит к повышению температуры системы.[4][страница нужна ]

В экзотермических химических реакциях выделяемое при реакции тепло принимает форму электромагнитной энергии или кинетической энергии молекул. Переход электронов с одного квантового энергетического уровня на другой вызывает высвобождение света. Этот свет эквивалентен по энергии энергии стабилизации энергии химической реакции, то есть энергии связи. Этот высвобождаемый свет может поглощаться другими молекулами в растворе, вызывая молекулярные трансляции и вращения, что дает начало классическому пониманию тепла. В экзотермической реакции энергия, необходимая для начала реакции, меньше энергии, которая впоследствии высвобождается, поэтому происходит чистое высвобождение энергии.

Примеры

Экзотермический термит реакция с использованием оксида железа (III). Вылетающие наружу искры представляют собой шарики расплавленного железа, сопровождаемые дымом.

Некоторые примеры экзотермических процессов:[5]

Последствия для химических реакций

Основная статья: Экзотермическая реакция

Химические экзотермические реакции, как правило, более спонтанные, чем их аналоги, эндотермические реакции.

В термохимической реакции, которая является экзотермической, тепло может указываться среди продуктов реакции.

Контраст между термодинамической и биологической терминологией

Из-за исторической случайности студенты сталкиваются с источником возможной путаницы между терминологией физики и биологии. В то время как термодинамический термины «экзотермический» и «эндотермический» соответственно относятся к процессам, которые выделяют тепловую энергию, и процессам, которые поглощают тепловую энергию, в биология смысл фактически перевернут. В метаболический термины "экзотермический " и "эндотермический "соответственно относятся к организмам, которые в значительной степени полагаются на внешнее тепло для достижения полной рабочей температуры, и к организмам, которые производят тепло изнутри как главный фактор в контроле температуры своего тела.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Он-лайн словарь "Ворота для греческого языка" В архиве 2017-12-05 в Wayback Machine. greek-language.gr
  2. ^ а б Шмидт-Рор, К. (2015). «Почему процессы сгорания всегда экзотермичны, давая около 418 кДж на моль O2", J. Chem. Educ. 92: 2094-2099. http://dx.doi.org/10.1021/acs.jchemed.5b00333
  3. ^ Oxtoby, D.W; Гиллис, Х.П., Батлер, Л. Дж. (2015).Принципы современной химии, Брукс Коул. п. 617. ISBN  978-1305079113
  4. ^ Перро, Пьер (1998). От А до Я термодинамики. Издательство Оксфордского университета. ISBN  0-19-856552-6.
  5. ^ Экзотермический - Примеры эндотермического воздействия В архиве 2006-09-01 на Wayback Machine. frostburg.edu
  6. ^ [1]

внешняя ссылка