Czym jest diagram energetyczny? (z przykładami)

A schemat energetyczny jest to wykres energii, który ilustruje proces zachodzący podczas reakcji. Diagramy energetyczne można również zdefiniować jako wizualizację konfiguracji elektronicznej w orbitali; każda reprezentacja jest elektronem orbity ze strzałką.

Na przykład na wykresie energetycznym strzałki wskazujące kierunek nadrzędny reprezentują elektron z dodatnim obrotem. Z kolei strzałki skierowane w dół odpowiadają za reprezentowanie elektronu z ujemnym spinem.

Istnieją dwa rodzaje diagramów energetycznych. Diagramy termodynamiki lub chemii organicznej, które pokazują ilość energii wytworzonej lub zużytej podczas reakcji; począwszy od elementów są reaktywne, przechodząc przez stan przejścia do produktów.

I diagramy chemii nieorganicznej, które służą do zademonstrowania orbitali molekularnych w zależności od poziomu energii, jaką mają atomy.

Rodzaje diagramów energetycznych

Diagramy termodynamiczne

Diagramy termodynamiczne to diagramy wykorzystywane do reprezentowania stanów termodynamicznych materiału (zwykle płynów) i konsekwencji postępowania z tym materiałem.

Na przykład diagram temperatury entropicznej może być użyty do zademonstrowania zachowania płynu podczas jego zmiany w sprężarce.

Schemat Sankeya

Diagramy Sankeya to diagramy energetyczne, w których grubość strzałek jest wyświetlana proporcjonalnie do wielkości przepływu. Przykład można zilustrować następująco:

Ten diagram przedstawia cały przepływ energii pierwotnej w fabryce. Grubość pasm jest wprost proporcjonalna do energii produkcji, zużycia i strat.

Podstawowymi źródłami energii są gaz, energia elektryczna i węgiel / olej i reprezentują wkład energii po lewej stronie diagramu.

Możesz również przeglądać wydatki na energię, przepływ materiałów na poziomie regionalnym lub krajowym oraz podział kosztów przedmiotu lub usług.

Diagramy te kładą nacisk na duże transfery energii lub przepływy w systemie.

I są bardzo przydatne, jeśli chodzi o lokalizowanie dominujących wkładów w ogólnym przepływie. Często diagramy te pokazują konserwowane ilości w granicach określonego systemu.

Diagram P-V

Służy do opisania zmian odpowiadających pomiarom objętości i ciśnienia w systemie. Są one powszechnie stosowane w termodynamice, fizjologii układu sercowo-naczyniowego i fizjologii układu oddechowego.

Diagramy P-V były pierwotnie nazywane diagramami wskaźników. Zostały one opracowane w XVIII wieku jako narzędzia do zrozumienia wydajności silników parowych.

Wykres P-V pokazuje zmianę ciśnienia P w odniesieniu do objętości V niektórych procesów lub procesów.

W termodynamice procesy te tworzą cykl, tak że po zakończeniu cyklu nie następuje zmiana stanu systemu; jak na przykład w aparacie, który powraca do swojego ciśnienia i początkowej objętości.

Rysunek przedstawia charakterystykę typowego diagramu P-V. Można zaobserwować szereg stanów wyliczonych (od 1 do 4).

Ścieżka między każdym stanem składa się z pewnego procesu (od A do D), który zmienia ciśnienie lub objętość systemu (lub obu).

Diagram T-S

Jest on używany w termodynamice do wizualizacji zmian temperatury i entropii podczas procesu lub cyklu termodynamicznego.

Jest to bardzo przydatne i bardzo popularne narzędzie w tej dziedzinie, zwłaszcza dlatego, że pomaga w wizualizacji wymiany ciepła podczas procesu.

W przypadku procesów odwracalnych lub idealnych obszar pod krzywą T-S procesu jest ciepłem przekazywanym do systemu podczas tego procesu.

Proces isentropowy jest wykreślany jako pionowa linia na wykresie T-S, podczas gdy proces izotermiczny jest wykreślany jako linia pozioma.

Ten przykład pokazuje cykl termodynamiczny, który ma miejsce przy temperaturze zasobnika gorącego Tc, i temperaturze zbiornika zimnego Tc. W procesie odwracalnym czerwony obszar Qc jest ilością energii wymienianej między systemem a zimnym zbiornikiem.

Pusty obszar W to ilość energii wymienianej między systemem a otoczeniem. Ilość ciepła Qh wymienianego między gorącym złożem jest sumą tych dwóch.

Jeśli cykl przesuwa się w prawo, oznacza to, że jest to silnik cieplny, który uwalnia pracę. Jeśli cykl porusza się w przeciwnym kierunku, jest to pompa ciepła, która odbiera pracę i przenosi ciepło Qh z zimnego zbiornika do gorącego zbiornika.

Nieorganiczne diagramy chemiczne

Służą do reprezentowania lub zarysowania orbitali molekularnych związanych z atomami i ich poziomem energii.

Diagram energii potencjalnej etanu

Różne konformacje etanu nie będą miały takiej samej energii, ponieważ mają różne odpychanie elektroniczne między wodorami.

Gdy cząsteczka jest obracana, zaczynając od konformacji naprzemiennej, odległość między atomami wodoru poszczególnych grup metylowych zaczyna się zmniejszać. Energia potencjalna tego systemu wzrośnie, aż osiągnie zaćmienie

Różne rodzaje energii można przedstawić graficznie wśród różnych konformacji. Na diagramie etanu obserwuje się, jak zaćmione konformacje są maksimum energii; Z drugiej strony, alternatywy byłyby minimum.

W tym diagramie energii potencjalnej etanu zaczynamy od zaćmienia. Następnie obracają się od 60 ° do 60 °, aż osiągną 360 °.

Różne konformacje można sklasyfikować według energii. Na przykład zmienna 1,3 i pięć mają taką samą energię (0). Z drugiej strony, konformacje 2,4 i 6 będą miały więcej energii w wyniku zaćmienia gazu wodorowego

Referencje

1. Wykres objętości ciśnienia. Źródło z wikipedia.org
2. Diagram T-S. Źródło z wikipedia.org
3. Schemat Sankeya. Źródło z wikipedia.org
4. Potencjalne diagramy energetyczne (2009). Odzyskany z quimicaorganica.net