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Cos'è un diagramma energetico? (con esempi)
un diagramma di energia è un grafico energetico che illustra il processo che avviene durante una reazione. I diagrammi energetici possono anche essere definiti come la visualizzazione di una configurazione elettronica in orbitali; ogni rappresentazione è un elettrone di un orbitale con una freccia.
Ad esempio, in un diagramma di energia le frecce che puntano nella direzione superiore rappresentano un elettrone con una svolta positiva. A loro volta, le frecce rivolte verso il basso, sono responsabili della rappresentazione di un elettrone con spin negativo.
Esistono due tipi di diagrammi energetici. I diagrammi di chimica termodinamica o organica, che mostrano la quantità di energia generata o spesa durante una reazione; partendo dagli elementi sono reattivi, passando attraverso uno stato di transizione, ai prodotti.
E i diagrammi della chimica inorganica, che servono a dimostrare gli orbitali molecolari in base al livello di energia che hanno gli atomi.
Tipi di diagrammi energetici
Diagrammi termodinamici
Gli schemi termodinamici sono diagrammi usati per rappresentare gli stati termodinamici di un materiale (tipicamente fluidi) e le conseguenze della manipolazione di questo materiale.
Ad esempio, un diagramma di temperatura entropica può essere utilizzato per dimostrare il comportamento di un fluido mentre passa attraverso un compressore.
Diagramma di Sankey
I diagrammi di Sankey sono diagrammi di energia in cui lo spessore delle frecce è mostrato proporzionalmente alla quantità di flusso. Un esempio può essere illustrato come segue:
Questo diagramma rappresenta l'intero flusso di energia primaria di una fabbrica. Lo spessore delle bande è direttamente proporzionale all'energia di produzione, uso e perdite.
Le fonti primarie di energia sono gas, elettricità e carbone / petrolio e rappresentano l'input di energia sul lato sinistro del diagramma.
È inoltre possibile visualizzare le spese energetiche, il flusso di materiale a livello regionale o nazionale e la ripartizione del costo di un articolo o di un servizio.
Questi diagrammi mettono in evidenza visivamente grandi trasferimenti di energia o flussi all'interno di un sistema.
E sono molto utili quando si tratta di localizzare i contributi dominanti in un flusso generale. Spesso questi diagrammi mostrano quantità conservate entro i limiti di un sistema definito.
Diagramma P-V
È usato per descrivere i cambiamenti corrispondenti alle misurazioni di volume e pressione nel sistema. Sono comunemente usati in termodinamica, fisiologia cardiovascolare e fisiologia respiratoria.
I diagrammi P-V erano originariamente chiamati diagrammi di indicatori. Sono stati sviluppati nel diciottesimo secolo come strumenti per comprendere l'efficienza dei motori a vapore.
Un diagramma P-V mostra il cambiamento di pressione P rispetto al volume di V di alcuni processi o processi.
In termodinamica, questi processi formano un ciclo, in modo che quando il ciclo è completato non vi è alcun cambiamento nello stato del sistema; come per esempio in un apparato che ritorna alla pressione e al volume iniziali.
La figura mostra le caratteristiche di un tipico diagramma P-V. È possibile osservare una serie di stati enumerati (da 1 a 4).
Il percorso tra ogni stato consiste in un processo (da A a D) che altera la pressione o il volume del sistema (o entrambi).
Diagramma T-S
Viene utilizzato in termodinamica per visualizzare i cambiamenti di temperatura e l'entropia specifica durante un processo o un ciclo termodinamico.
È molto utile e uno strumento molto comune nell'area, soprattutto perché aiuta a visualizzare il trasferimento di calore durante un processo.
Per i processi reversibili o ideali, l'area sotto la curva T-S di un processo è il calore trasferito al sistema durante tale processo.
Un processo isentropico viene tracciato come una linea verticale in un diagramma T-S, mentre un processo isotermico viene tracciato come una linea orizzontale.
Questo esempio mostra un ciclo termodinamico che ha luogo ad una temperatura del serbatoio caldo Tc e ad una temperatura del serbatoio freddo Tc. In un processo reversibile, l'area rossa Qc è la quantità di energia scambiata tra il sistema e il serbatoio freddo.
L'area vuota W è la quantità di energia scambiata tra il sistema e i suoi dintorni. La quantità di calore Qh scambiata tra il serbatoio caldo è la somma dei due.
Se il ciclo si sposta a destra, significa che si tratta di un motore termico che rilascia il lavoro. Se il ciclo si sposta nella direzione opposta, si tratta di una pompa di calore che riceve lavoro e sposta il calore Qh dal serbatoio freddo al serbatoio caldo.
Diagrammi di chimica inorganica
Servono a rappresentare o delineare gli orbitali molecolari relativi agli atomi e al loro livello di energia.
Diagramma di energia potenziale di etano
Le diverse conformazioni di etano non avranno la stessa energia poiché hanno una diversa repulsione elettronica tra gli idrogeni.
Quando la molecola viene ruotata, a partire da una conformazione alternata, la distanza tra gli atomi di idrogeno dei particolari gruppi metilici inizia a diminuire.L'energia potenziale di quel sistema aumenterà fino a raggiungere una conformazione eclissata
I diversi tipi di energia possono essere rappresentati graficamente tra le varie conformazioni. Nello schema di etano si osserva come le conformazioni eclissate siano i massimi di energia; D'altra parte, i supplenti sarebbero i minimi.
In questo diagramma di energia potenziale di etano, partiamo da una conformazione eclissata. Quindi ruotano da 60 ° a 60 ° finché non superano i 360 °.
Le diverse conformazioni possono essere classificate in base all'energia. Ad esempio, gli altri 1,3 e 5 hanno la stessa energia (0). D'altra parte, le conformazioni 2,4 e 6 avranno più energia in conseguenza dell'eclisse del gas idrogeno
riferimenti
- Diagramma del volume della pressione. Estratto da wikipedia.org
- Diagramma T-S. Estratto da wikipedia.org
- Diagramma di Sankey. Estratto da wikipedia.org
- Diagrammi di energia potenziale (2009). Recuperato da quimicaorganica.net