Τι είναι ένα ενεργειακό διάγραμμα; (με Παραδείγματα)

Α ενεργειακό διάγραμμα είναι ένα ενεργειακό γράφημα που απεικονίζει τη διαδικασία που συμβαίνει σε όλη την αντίδραση. Τα ενεργειακά διαγράμματα μπορούν επίσης να οριστούν ως η απεικόνιση μιας ηλεκτρονικής διαμόρφωσης σε τροχιές. κάθε παράσταση είναι ένα ηλεκτρόνιο ενός τροχιακού με βέλος.

Για παράδειγμα, σε ένα ενεργειακό διάγραμμα τα βέλη που δείχνουν προς την ανώτερη κατεύθυνση αντιπροσωπεύουν ένα ηλεκτρόνιο με θετική στροφή. Με τη σειρά τους, τα βέλη που δείχνουν προς τα κάτω, είναι υπεύθυνα για την απεικόνιση ενός ηλεκτρονίου με αρνητικό γύρισμα.

Υπάρχουν δύο τύποι ενεργειακών διαγραμμάτων. Τα διαγράμματα θερμοδυναμικής ή οργανικής χημείας, τα οποία δείχνουν την ποσότητα ενέργειας που παράγεται ή χρησιμοποιείται καθ 'όλη τη διάρκεια της αντίδρασης. ξεκινώντας από τα στοιχεία είναι αντιδραστικά, περνώντας από μια κατάσταση μετάβασης, στα προϊόντα.

Και τα διαγράμματα της ανόργανης χημείας, τα οποία χρησιμεύουν για να αποδείξουν τα μοριακά τροχιακά σύμφωνα με το επίπεδο ενέργειας που έχουν τα άτομα.

Τύποι ενεργειακών διαγραμμάτων

Θερμοδυναμικά διαγράμματα

Τα θερμοδυναμικά διαγράμματα είναι διαγράμματα που χρησιμοποιούνται για να αντιπροσωπεύουν τις θερμοδυναμικές καταστάσεις ενός υλικού (τυπικά υγρά) και τις συνέπειες του χειρισμού αυτού του υλικού.

Για παράδειγμα, ένα διάγραμμα θερμοκρασιακής εντροπίας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να δείξει τη συμπεριφορά ενός ρευστού καθώς αλλάζει μέσω ενός συμπιεστή.

Διάγραμμα Sankey

Τα διαγράμματα Sankey είναι ενεργειακά διαγράμματα στα οποία το πάχος των βέλων παρουσιάζεται αναλογικά με την ποσότητα ροής. Ένα παράδειγμα μπορεί να παρουσιαστεί ως εξής:

Αυτό το διάγραμμα αντιπροσωπεύει ολόκληρη τη ροή πρωτογενούς ενέργειας ενός εργοστασίου. Το πάχος των ταινιών είναι άμεσα αναλογικό με την ενέργεια παραγωγής, χρήσης και απώλειας.

Οι κύριες πηγές ενέργειας είναι το φυσικό αέριο, η ηλεκτρική ενέργεια και ο άνθρακας / πετρέλαιο και αντιπροσωπεύουν την κατανάλωση ενέργειας στην αριστερή πλευρά του διαγράμματος.

Μπορείτε επίσης να δείτε τα ενεργειακά έξοδα, τη ροή υλικού σε περιφερειακό ή εθνικό επίπεδο και την κατανομή του κόστους ενός στοιχείου ή υπηρεσιών.

Αυτά τα διαγράμματα δίνουν οπτική έμφαση στις μεγάλες μεταφορές ενέργειας ή ροές μέσα σε ένα σύστημα.

Και είναι πολύ χρήσιμες όταν πρόκειται για τον εντοπισμό κυρίαρχων εισφορών σε μια γενική ροή. Συχνά αυτά τα διαγράμματα δείχνουν διατηρημένες ποσότητες εντός των ορίων ενός καθορισμένου συστήματος.

Διάγραμμα P-V

Χρησιμοποιείται για την περιγραφή αλλαγών που αντιστοιχούν σε μετρήσεις όγκου και πίεσης στο σύστημα. Χρησιμοποιούνται συνήθως στη θερμοδυναμική, στην καρδιαγγειακή φυσιολογία και στην αναπνευστική φυσιολογία.

Τα διαγράμματα P-V ονομάστηκαν αρχικά διαγράμματα δείκτη. Αναπτύχθηκαν τον δέκατο όγδοο αιώνα ως εργαλεία για την κατανόηση της απόδοσης των ατμομηχανών.

Ένα διάγραμμα P-V δείχνει την μεταβολή της πίεσης Ρ σε σχέση με τον όγκο του V μιας διαδικασίας ή διαδικασιών.

Στη θερμοδυναμική, αυτές οι διαδικασίες σχηματίζουν έναν κύκλο, έτσι ώστε όταν ολοκληρωθεί ο κύκλος δεν υπάρχει αλλαγή στην κατάσταση του συστήματος. όπως για παράδειγμα σε μια συσκευή που επιστρέφει στην πίεση και τον αρχικό όγκο της.

Το σχήμα δείχνει τα χαρακτηριστικά ενός τυπικού διαγράμματος P-V. Μια σειρά απαριθμημένων καταστάσεων (από 1 έως 4) μπορεί να παρατηρηθεί.

Η διαδρομή μεταξύ κάθε κατάστασης αποτελείται από κάποια διαδικασία (Α έως Δ) που αλλάζει την πίεση ή τον όγκο του συστήματος (ή και τα δύο).

Διάγραμμα T-S

Χρησιμοποιείται στη θερμοδυναμική για να απεικονίσει τις μεταβολές της θερμοκρασίας και της ειδικής εντροπίας κατά τη διάρκεια μιας θερμοδυναμικής διαδικασίας ή κύκλου.

Είναι πολύ χρήσιμο και πολύ συνηθισμένο εργαλείο στην περιοχή, ειδικά επειδή βοηθά στην απεικόνιση της μεταφοράς θερμότητας κατά τη διάρκεια μιας διαδικασίας.

Για αναστρέψιμες ή ιδανικές διεργασίες, η περιοχή κάτω από την καμπύλη T-S μιας διαδικασίας είναι η θερμότητα που μεταφέρεται στο σύστημα κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας.

Μια ισοεντροπική διαδικασία παρουσιάζεται ως κατακόρυφη γραμμή σε ένα διάγραμμα T-S, ενώ μια ισοθερμική διαδικασία απεικονίζεται ως οριζόντια γραμμή.

Αυτό το παράδειγμα δείχνει έναν θερμοδυναμικό κύκλο ο οποίος λαμβάνει χώρα σε μία θερμοκρασία θερμής δεξαμενής Tc και μια ψυχρή θερμοκρασία δεξαμενής Tc. Σε μια αναστρέψιμη διαδικασία, η κόκκινη περιοχή Qc είναι η ποσότητα ενέργειας που ανταλλάσσεται μεταξύ του συστήματος και της ψυχρής δεξαμενής.

Η κενή περιοχή W είναι η ποσότητα ενεργειακής εργασίας που ανταλλάσσεται μεταξύ του συστήματος και του περιεχομένου του. Η ποσότητα θερμότητας Qh που ανταλλάσσεται μεταξύ της θερμής κατάθεσης είναι το άθροισμα των δύο.

Αν ο κύκλος κινείται προς τα δεξιά σημαίνει ότι είναι μια μηχανή θερμότητας που απελευθερώνει εργασία. Αν ο κύκλος κινείται προς την αντίθετη κατεύθυνση, είναι μια αντλία θερμότητας που λαμβάνει εργασία και μετακινεί τη θερμότητα Qh από την ψυχρή δεξαμενή στη θερμή δεξαμενή.

Διαγράμματα ανόργανης χημείας

Χρησιμεύουν για να αντιπροσωπεύουν ή να περιγράφουν τα μοριακά τροχιακά που σχετίζονται με τα άτομα και το επίπεδο ενέργειας τους.

Διάγραμμα ενεργειακού δυναμικού αιθανίου

Οι διαφορετικές διαμορφώσεις του αιθανίου δεν θα έχουν την ίδια ενέργεια αφού έχουν διαφορετική ηλεκτρονική απόρριψη μεταξύ υδρογόνων.

Καθώς το μόριο περιστρέφεται, ξεκινώντας από μια εναλλασσόμενη διαμόρφωση, η απόσταση μεταξύ των ατόμων υδρογόνου των συγκεκριμένων μεθύλ ομάδων αρχίζει να μειώνεται. Η πιθανή ενέργεια αυτού του συστήματος θα αυξηθεί μέχρις ότου φθάσει σε μια εκτροπή διαμόρφωση

Οι διαφορετικοί τύποι ενέργειας μπορούν να αναπαρασταθούν γραφικά μεταξύ των διαφόρων διαμορφώσεων. Στο διάγραμμα του αιθανίου παρατηρείται πως οι εκτυφλωμένες διαμορφώσεις είναι τα μέγιστα της ενέργειας. Από την άλλη πλευρά, οι εναλλακτικές θα είναι το ελάχιστο.

Σε αυτό το ενεργειακό διάγραμμα αιθανίου, ξεκινάμε από μια εκτροπή της διαμόρφωσης. Κατόπιν πηγαίνουν από 60 ° σε 60 ° μέχρι να περάσουν 360 °.

Οι διάφορες διαμορφώσεις μπορούν να ταξινομηθούν ανάλογα με την ενέργεια. Για παράδειγμα, τα εναλλακτικά 1,3 και πέντε έχουν την ίδια ενέργεια (0). Από την άλλη πλευρά, οι διαμορφώσεις 2,4 και 6 θα έχουν περισσότερη ενέργεια ως αποτέλεσμα της έκλειψης υδρογόνου-αερίου

Αναφορές

1. Διάγραμμα έντασης πίεσης. Ανακτήθηκε από το wikipedia.org
2. T-S διάγραμμα. Ανακτήθηκε από το wikipedia.org
3. Διάγραμμα Sankey. Ανακτήθηκε από το wikipedia.org
4. Δυνητικά ενεργειακά διαγράμματα (2009). Ανάκτηση από το quimicaorganica.net