מהי תרשים אנרגיה? (עם דוגמאות) - מַדָע - 2025

דיאגרמת אנרגיה היא אנרגית גרף הממחיש את התהליך שמתרחש ברחבי תגובה. ניתן להגדיר את דיאגרמות האנרגיה גם כהדמיה של תצורת אלקטרונים באורביטלים; כל ייצוג הוא אלקטרון ממסלול עם חץ.

לדוגמה, בתרשים אנרגיה החצים המפנים כלפי מעלה מייצגים אלקטרון עם ספין חיובי. בתורו, החצים המפנים כלפי מטה אחראים לייצוג אלקטרון עם סיבוב שלילי.

ישנם שני סוגים של דיאגרמות אנרגיה. דיאגרמות של תרמודינמיקה או כימיה אורגנית, המציגות את כמות האנרגיה הנוצרת או שהוקצתה לאורך תגובה; החל מהאלמנטים להיות תגוביים, עוברים מצב מעבר, למוצרים.

ותרשימים של כימיה אורגנית, המשמשים להפגנת אורביטלים מולקולריים בהתאם לרמת האנרגיה של האטומים.

סוגי דיאגרמות אנרגיה

תרשימים תרמודינמיים

תרשימים תרמודינמיים הם תרשימים המשמשים לייצוג המצבים התרמודינמיים של עניין (בדרך כלל נוזלים) וההשלכות של הטיפול בחומר זה.

לדוגמה, ניתן להשתמש בתרשים טמפרטורה אנטרופית כדי להדגים את התנהגות הנוזל כאשר הוא משתנה דרך מדחס.

תרשים סנקי

דיאגרמות Sankey הן דיאגרמות אנרגיה בהן עובי החצים מוצג באופן יחסי לכמות הזרימה. ניתן להמחיש דוגמה כך:

תרשים זה מייצג את כל זרימת האנרגיה הראשונית במפעל. עובי החגורות עומד ביחס ישר לאנרגיה של ייצור, שימוש והפסדים.

מקורות האנרגיה העיקריים הם גז, חשמל ופחם / נפט ומייצגים את קלט האנרגיה בצד שמאל של התרשים.

באפשרותך גם להציג הוצאות אנרגיה, זרימת חומר ברמה אזורית או לאומית ופירוט עלות פריט או שירותים.

דיאגרמות אלה שמות דגש חזותי על העברות אנרגיה גדולות או זרימות בתוך מערכת.

והם מועילים מאוד באיתור תרומות דומיננטיות בזרימה כללית. דיאגרמות אלה מציגות לעתים קרובות כמויות שמורות בגבולות מערכת מוגדרת.

תרשים PV

הוא משמש לתיאור שינויים התואמים למדידות נפח ולחץ במערכת. הם נפוצים בשימוש בתרמודינמיקה, בפיזיולוגיה של הלב וכלי הדם ובפיזיולוגיה של הנשימה.

דיאגרמות PV נקראו במקור דיאגרמות מחוון. הם פותחו במאה ה -18 ככלי להבנת היעילות של מנועי הקיטור.

תרשים PV מראה את השינוי בלחץ P ביחס לנפח V של תהליכים או תהליכים מסוימים.

בתרמודינמיקה תהליכים אלה יוצרים מחזור, כך שכאשר מחזור זה מסתיים אין שינוי במצב המערכת; כמו למשל במנגנון שחוזר ללחץ ולנפח הראשוני שלו.

האיור מציג את המאפיינים של תרשים PV טיפוסי. ניתן לצפות בסדרה של מצבים ממוספרים (1 עד 4).

הנתיב בין כל מצב מורכב מתהליך כלשהו (A עד D) המשנה את הלחץ או הנפח של המערכת (או שניהם).

תרשים TS

הוא משמש בתרמודינמיקה כדי להמחיש את השינויים בטמפרטורה ובאנטרופיה הספציפית במהלך תהליך או מחזור תרמודינמי.

זה שימושי מאוד וכלי נפוץ מאוד באזור, במיוחד שהוא מסייע לדמיין העברת חום במהלך תהליך.

עבור תהליכים הפיכים או אידיאליים, האזור שמתחת לעיקול ה- TS של תהליך הוא החום המועבר למערכת במהלך אותו תהליך.

תהליך איזנטרופי מצויר כקו אנכי בתרשים TS ואילו תהליך איזותרמי מצויר כקו אופקי.

דוגמה זו מציגה מחזור תרמודינמי שמתרחש בטמפרטורת מיכל חם Tc, וטמפרטורת מיכל קר Tc. בתהליך הפיך, האזור האדום Qc הוא כמות האנרגיה המוחלפת בין המערכת למאגר הקור.

האזור הריק W הוא כמות עבודות האנרגיה המוחלפות בין המערכת לסביבתה. כמות החום Qh המוחלפת בין המיכל החם היא סכום של השניים.

אם המחזור נע ימינה זה אומר שהוא מנוע חום שמשחרר עבודה. אם המחזור נע בכיוון ההפוך, זו משאבת חום שמקבלת עבודה ומעבירה את החום Qh מהמיכל הקור למכל החם.

דיאגרמות כימיה אורגנית

הם משמשים לייצוג או סכמה של האורביטלים המולקולריים הקשורים לאטומים ורמת האנרגיה שלהם.

תרשים אנרגיה פוטנציאלית של איתן

לקונפורמציות השונות של אתאן לא תהיה אותה אנרגיה מכיוון שיש להן דחייה אלקטרונית שונה בין הידרוגנים.

כאשר מסתובבת המולקולה, החל ממבנה שכבר מתחלף, המרחק בין אטומי המימן של קבוצות המתיל הספציפיות מתחיל לרדת. האנרגיה הפוטנציאלית של אותה מערכת תגדל עד שתגיע למבנה מוגדל

ניתן לייצג את סוגי האנרגיה השונים בין הקונפורמציות השונות. בתרשים האתני נצפים כיצד התצורות הליקוי הן האנרגיה המרבית; מצד שני, החלופות יהיו המינימליות.

בתרשים האנרגיה הפוטנציאלי הזה, אתאן מתחיל ממבנה מוגדל. ואז הם מסתובבים מ- 60 ° ל- 60 ° עד לכיסוי 360 °.

את הקונפורמציות השונות ניתן לסווג לפי אנרגיה. לדוגמה, לחלופות 1,3 ולחמש יש אותה אנרגיה (0). מצד שני, לתצורות 2,4 ו -6 תהיה אנרגיה רבה יותר כתוצאה מליקוי החמצן-מימן

הפניות

1. תרשים נפח לחץ. התאושש מ- wikipedia.org
2. תרשים TS. התאושש מ- wikipedia.org
3. תרשים סנקי. התאושש מ- wikipedia.org
4. דיאגרמות אנרגיה פוטנציאליות. (2009). התאושש מ- quimicaorganica.net