Thermodynamik.
Energieumwandlung

I Verbrennung thermische Energie.
Auswirkungen der Thermodynamik

Entropy

Chemische Energie

Chemische Energie

Chemische Energie ist das Potenzial eines chemischen Stoffes, durch eine chemische Reaktion eine Umwandlung zu erfahren oder sich in andere chemische Stoffe umzuwandeln. Das Bilden oder Aufbrechen chemischer Bindungen beinhaltet Energie, die entweder von einem chemischen System absorbiert oder daraus gewonnen werden kann. Energie wird in den Bindungen zwischen Atomkernen und Elektronen in den Atomen eines Moleküls gespeichert. Die Elektronen können nach dem Modell der sogenannten Elektronenschicht einen gewissen Abstand zum Atomkern haben. Die Situation, in der sich ein Elektron in seinem niedrigstmöglichen Energiezustand befindet, wird als Grundzustand bezeichnet.

Im Zusammenhang mit chemischer Energie gibt es einen anderen nützlichen Begriff: die Verbrennungswärme, die bei der Verbrennungsreaktion freigesetzte Energie, die häufig für die Untersuchung von Brennstoffen verwendet wird.

In der thermodynamischen Chemie ist der Begriff für potentielle Energie das chemische Potential, und die Gibbs-Duhem-Gleichung wird häufig für die chemische Umwandlung verwendet.

Innere Energie

Die Energie, die durch eine Reaktion zwischen einer Reihe chemischer Substanzen freigesetzt (oder absorbiert) werden kann, ist gleich der Differenz zwischen der Energiemenge der Produkte und der Reagenzien. Diese Energieänderung wird innere Energie einer chemischen Reaktion genannt.

Die Änderung der inneren Energie eines Prozesses ist gleich der Änderung der Wärme, wenn sie unter Bedingungen eines konstanten Volumens wie in einem Kalorimeter gemessen wird. Unter konstanten Druckbedingungen entspricht die gemessene Wärme jedoch nicht immer der inneren Energieänderung. Die Änderung der Wärme bei konstantem Druck wird als Enthalpieänderung bezeichnet.

Mögliche chemische Energie 

Die potentielle chemische Energie ist eine Form der potentiellen Energie, die mit der strukturellen Anordnung von Atomen oder Molekülen zusammenhängt. Diese Anordnung kann das Ergebnis chemischer Bindungen zwischen den Molekülen sein. Die chemische Energie eines Stoffes kann durch chemische Reaktion in andere Energieformen umgewandelt werden.

Beispiele für chemische Reaktionen finden sich in mehreren Beispielen:

  • Photovoltaik-Solarmodule wandeln dank des photovoltaischen Effekts Sonnenstrahlung in elektrische Energie um. Gerade der photovoltaische Effekt bewirkt die Verschiebung eines Elektrons aus dem Silizium.
  • Wärmekraftwerke gewinnen Wärme durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe, aus denen sie später Strom erzeugen.
  • Pflanzen gewinnen Energie, indem sie bei der Photosynthese Sonnenenergie in chemische Energie umwandeln.
  • Elektrische Energie kann durch elektrochemische Reaktionen in chemische Energie umgewandelt werden.

Der ähnliche Begriff des chemischen Potentials wird verwendet, um das Potential einer Substanz anzuzeigen, eine Konfigurationsänderung in Form einer chemischen Reaktion, eines Raumtransports und eines Partikelaustauschs mit einem Reservoir zu erfahren.

Chemisches Potenzial

Der Begriff chemisches Potential bezeichnet das Potential eines Stoffes, sich einer Konfigurationsänderung zu unterziehen, sei es in Form einer chemischen Reaktion, eines Raumtransports, des Austauschs von Partikeln mit einem Reservoir usw.

Das chemische Potential ist keine Form von potentieller Energie an sich, sondern steht in enger Beziehung zur freien Energie. Die Verwirrung in der Terminologie ergibt sich aus der Tatsache, dass in anderen Bereichen der Physik, die nicht von Entropie dominiert werden, die gesamte potenzielle Energie zur Ausführung nützlicher Arbeiten zur Verfügung steht und das System dazu veranlasst, spontane Konfigurationsänderungen vorzunehmen Unterscheidung zwischen "frei" und potentieller Energie "nicht frei" (daher das Wort "Potential").

Die gesamte vorhandene und durch den ersten Hauptsatz der Thermodynamik konservierte Energiemenge, zu der diese chemische potentielle Energie gehört, wird jedoch von der Energiemenge (thermodynamische freie Energie, aus der das chemische Potential abgeleitet wird) getrennt ), der das System mit zunehmender Entropie nach dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik spontan vorwärts zu treiben scheint.

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Geändert am: 21. September 2019