Экзотермический процесс - Exothermic process

Взрывы - одни из самых сильных экзотермических реакций.

В термодинамике термин экзотермический процесс (экзо-: «снаружи») описывает процесс или реакцию, которая выделяет энергию из системы в ее окружение, обычно в форме тепла , но также и в форме света (например, искра, пламя , или вспышка), электричество (например, аккумулятор) или звук (например, взрыв при сжигании водорода). Его этимология происходит от греческого префикса έξω (exō, что означает «наружу») и греческого слова θερμικός (thermikόs, что означает «тепловой»). Термин экзотермический впервые был введен Марселленом Бертло .

Противоположностью экзотермическому процессу является эндотермический процесс, который обычно поглощает энергию 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

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

Экзотермический

После экзотермической реакции в окружающую среду было выделено 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), которое кислород преобразует в горячего CO 2 и водяного пара) превышает количество калорий, первоначально поглощенных при зажигании пламени и при поддержании пламени (некоторая энергия реабсорбируется и используется для плавления, затем испарения парафина и т. д., но намного превосходит энергию, выделяемую в преобразование относительно слабой двойной связи кислорода в более сильные связи в CO 2 и H 2 O).

Эндотермический

В эндотермической реакции или системе энергия отбирается из окружающей среды в ходе реакции, обычно за счет благоприятного увеличения энтропии в системе. Примером эндотермической реакции является холодная упаковка для оказания первой помощи, в которой 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 путем фотосинтеза - это эндотермический процесс: деревья поглощают лучистую энергию солнца и используют ее в эндотермических реакциях, таких как разделение CO 2 и H 2 O и рекомбинация атомов для производства целлюлозы и других органических химикатов, а также O 2 . Позже дрова можно сжигать в камине, экзотермически выделяя энергию О 2 в форме тепла и света в окружающую среду, 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 энергией, тепло Q равно изменению энтальпии , т. Е.

∆H <0 ,

в то время как при постоянном объеме, согласно первому закону термодинамики, он равен изменению внутренней энергии, т. е.

∆U = Q + 0 <0 .

В адиабатической системе (т. Е. Системе, которая не обменивается теплом с окружающей средой), иначе экзотермический процесс приводит к повышению температуры системы.

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 испускаемый 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, чем энергия, которая впоследствии высвобождается, поэтому происходит чистое высвобождение энергии.

Примеры

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

Некоторые примеры экзотермических процессов:

Последствия для химических реакций

Химические экзотермические реакции обычно более спонтанные, чем их аналоги, эндотермические реакции .

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

Различие между эндотермическими и эндотермическими

Термины «эндотермический» и «эндотерм» произошли от греческих ἔνδον endon «внутри» и θέρμη thermē «тепло», однако в зависимости от контекста они могут иметь очень разные значения.

В физике термодинамика применяется к физическим свойствам вещества, а термин «эндотермический» используется для описания реакции, в которой энергия берется «внутри» (по сравнению с «экзотермической» реакцией, которая высвобождает энергию «вовне»).

В биологии терморегуляция - это способность организма поддерживать температуру тела, а термин « эндотерм » относится к организму, который может делать это «изнутри», используя тепло, выделяемое его внутренними функциями организма (в отличие от « эктотерма », который полагается на внешние источники тепла окружающей среды) для поддержания необходимой температуры.

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки