Eksoterm prosess - Exothermic process

For ikke å forveksle med Ectothermic .
Eksplosjoner er noen av de mest voldelige eksotermiske reaksjonene.

I termodynamikk beskriver begrepet eksoterm prosess (ekso-: "utenfor") en prosess eller reaksjon som frigjør energi fra systemet til omgivelsene, vanligvis i form av varme , men også i form av lys (f.eks. En gnist, flamme , eller blits), elektrisitet (f.eks. et batteri) eller lyd (f.eks. eksplosjon som høres ved forbrenning av hydrogen). Etymologien stammer fra det greske prefikset έξω (exō, som betyr "utover") og det greske ordet θερμικός (thermikόs, som betyr "termisk"). Begrepet eksoterm ble først laget av Marcellin Berthelot .

Det motsatte av en eksoterm prosess er en endoterm prosess, en som vanligvis absorberer energi i form av varme. Konseptet brukes ofte innen fysikk til kjemiske reaksjoner der kjemisk bindingsenergi omdannes til termisk energi (varme).

To typer kjemiske reaksjoner

Eksoterm og endotermisk beskriver to typer kjemiske reaksjoner eller systemer som finnes i naturen, som følger:

Eksotermisk

Etter en eksoterm reaksjon har det blitt frigitt mer energi til omgivelsene enn det ble absorbert for å starte og opprettholde reaksjonen. Et eksempel kan være brenning av et lys, der summen av kalorier som produseres ved forbrenning (funnet ved å se på strålende oppvarming av omgivelsene og synlig lys som produseres, inkludert økningen i temperaturen på selve drivstoffet (voks), som oksygen omdanner til varm CO 2 og vanndamp) overstiger antallet kalorier som absorberes først ved å tenne flammen og i flammen som opprettholder seg selv (noe energi reabsorberes og brukes i smelting, deretter fordamper voksen osv., men er langt overgått av energien som frigjøres i omdannelse av den forholdsvis svake dobbeltbindingen av oksygen til de sterkere bindinger i CO 2 og H 2 O).

Endotermisk

I en endoterm reaksjon eller system tas energi fra omgivelsene i løpet av reaksjonen, vanligvis drevet av en gunstig entropiøkning i systemet. Et eksempel på en endoterm reaksjon er en førstehjelp kaldpakke, der reaksjonen av to kjemikalier, eller oppløsning av en i en annen, krever kalorier fra omgivelsene, og reaksjonen avkjøler posen og omgivelsene ved å absorbere varme fra dem. Produksjonen av trevirke ved fotosyntesen er en endoterm prosess: treet absorberer strålingsenergi fra solen og bruke det i endoterme reaksjoner så som å ta fra hverandre CO 2 og H 2 O og rekombinere atomene til cellulose og andre organiske kjemikalier, så vel som O 2 . Veden kan senere bli brent i en peis og eksotermisk frigjøre energien til O 2 i form av varme og lys til omgivelsene, f.eks. Til et interiør i et hjem.

Frigjøring av energi

Eksotermisk refererer til en transformasjon der et lukket system frigjør energi (varme) til omgivelsene, uttrykt ved

Q <0 .

Når transformasjonen skjer ved konstant trykk og uten utveksling av elektrisk energi, er varme Q lik entalpiendringen , dvs.

∆H <0 ,

mens det ved konstant volum er i henhold til termodynamikkens første lov lik intern energiforandring, dvs.

∆U = Q + 0 <0 .

I et adiabatisk system (dvs. et system som ikke utveksler varme med omgivelsene) resulterer en ellers eksoterm prosess i en økning i temperaturen i systemet.

I eksotermiske kjemiske reaksjoner tar varmen som frigjøres ved reaksjonen form av elektromagnetisk energi eller kinetisk energi til molekyler. Overgangen til elektroner fra et kvanteenerginivå til et annet fører til at lys slippes ut. Dette lyset tilsvarer i energi stabiliseringsenergien til energien for den kjemiske reaksjonen, dvs. bindingsenergien. Dette lyset som frigjøres kan absorberes av andre molekyler i løsning for å gi opphav til molekylære oversettelser og rotasjoner, noe som gir opphav til den klassiske forståelsen av varme. I en eksoterm reaksjon er energien som trengs for å starte reaksjonen mindre enn energien som deretter frigjøres, så det er en netto frigjøring av energi.

Eksempler

En eksoterm termittreaksjon ved bruk av jern (III) oksid. Gnistene som flyr utover er kuler av smeltet jern som trekker røyk i kjølvannet.

Noen eksempler på eksotermiske prosesser er:

Implikasjoner for kjemiske reaksjoner

Hovedartikkel: Eksoterm reaksjon

Kjemiske eksotermiske reaksjoner er generelt mer spontane enn sine motparter, endotermiske reaksjoner .

I en termokjemisk reaksjon som er eksoterm, kan varmen bli oppført blant reaksjonens produkter.

Skill mellom endoterm og endoterm

Begrepene "endoterm" og "endoterm" stammer begge fra gresk ἔνδον endon "innen" og θέρμη termē "varme", men avhengig av kontekst kan de ha svært forskjellige betydninger.

I fysikk gjelder termodynamikk materielle fysiske egenskaper , og begrepet "endotermisk" brukes for å beskrive en reaksjon der energi blir tatt "innen" (vs en "eksoterm" reaksjon som frigjør energi "utover").

I biologi er termoregulering organismens evne til å opprettholde kroppstemperaturen, og begrepet " endoterm " refererer til en organisme som kan gjøre det "innenfra" ved å bruke varmen som frigjøres av dets indre kroppsfunksjoner (mot en " ektoterm " som er avhengig av eksterne, miljømessige varmekilder) for å opprettholde en tilstrekkelig temperatur.

Se også

Referanser

Eksterne linker