20 ตัวอย่างพลังงานเคมีเพื่อทำความเข้าใจแนวคิด

ในบรรดา ตัวอย่างของพลังงานเคมี เราสามารถค้นหาแบตเตอรี่ชีวมวลน้ำมันก๊าซธรรมชาติหรือถ่านหิน สิ่งนี้อธิบายถึงแนวคิดที่ว่าพลังงานเคมีคือพลังงานที่เก็บไว้ในผลิตภัณฑ์เคมีซึ่งทำให้เกิดพลังงานภายในอะตอมและโมเลกุล

ส่วนใหญ่แล้วจะถือเป็นพลังงานของพันธะเคมี แต่คำนี้ยังรวมถึงพลังงานที่เก็บไว้ในการจัดเรียงอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมและไอออน

มันเป็นรูปแบบของพลังงานศักย์ที่จะไม่ถูกสังเกตจนกว่าจะเกิดปฏิกิริยา (Helmenstine, 2017)

โดยปกติเมื่อพลังงานเคมีถูกปลดปล่อยออกมาจากสารเคมีสารนั้นจะถูกเปลี่ยนเป็นสารชนิดใหม่อย่างสมบูรณ์

20 ตัวอย่างพลังงานเคมีที่โดดเด่น

1- ไม้

เป็นเวลาหลายพันปีที่ป่าไม้เป็นแหล่งพลังงาน รอบกองไฟฟืนเผาไหม้และเมื่อเผาไหม้พลังงานเคมีที่เก็บไว้ในพันธะของโมเลกุลเซลลูโลสในไม้จะปลดปล่อยความร้อนและแสง (Chemical Energy Example, SF)

ในช่วงการปฏิวัติอุตสาหกรรมเครื่องยนต์ไอน้ำเช่นรถไฟใช้ถ่านหินเป็นแหล่งพลังงาน

การเผาไหม้ถ่านหินจะปล่อยความร้อนที่ใช้ในการระเหยน้ำและผลิตพลังงานจลน์ด้วยการเคลื่อนที่ของลูกสูบ

แม้ว่าเครื่องยนต์ไอน้ำจะเลิกใช้งานแล้ว แต่ถ่านหินก็ยังคงใช้เป็นแหล่งพลังงานในการผลิตไฟฟ้าและความร้อน

3- น้ำมันเบนซิน

เชื้อเพลิงน้ำมันเชื้อเพลิงเหลวเช่นน้ำมันหรือก๊าซเป็นพลังงานทางเคมีที่สำคัญที่สุดในเชิงอารยธรรมของมนุษย์

เมื่อมีการจัดหาแหล่งกำเนิดเชื้อเพลิงฟอสซิลเหล่านี้จะเปลี่ยนรูปแบบทันทีปล่อยพลังงานจำนวนมหาศาลสู่กระบวนการ

พลังงานนั้นถูกใช้ในหลาย ๆ ด้านโดยเฉพาะอย่างยิ่งเพื่อการขนส่ง

เมื่อคุณเหยียบคันเร่งรถยนต์ก๊าซในถังจะกลายเป็นพลังงานกลที่ขับเคลื่อนรถไปข้างหน้าซึ่งจะสร้างพลังงานจลน์ตามรูปร่างของรถที่กำลังเคลื่อนที่

4- ก๊าซธรรมชาติ

เมื่อโพรเพนถูกเผาเพื่อทำอาหารบนตะแกรงพลังงานเคมีที่เก็บไว้ในพันธะของโมเลกุลโพรเพนจะสลายตัวและความร้อนจะถูกปล่อยออกมาสำหรับการปรุงอาหาร

ในทำนองเดียวกันก๊าซธรรมชาติเช่นมีเทนถูกใช้เป็นทางเลือกสำหรับน้ำมันเบนซินและดีเซลในการขับเคลื่อนยานพาหนะ

5- ศักยภาพรีดอกซ์

องค์ประกอบทางเคมีมีความสามารถในการให้หรือรับอิเล็กตรอน ในการทำเช่นนั้นพวกเขายังคงอยู่ในสถานะของพลังงานที่มากหรือน้อยขึ้นอยู่กับองค์ประกอบ

เมื่อองค์ประกอบหนึ่งถ่ายโอนอิเล็กตรอนไปยังอีกองค์ประกอบหนึ่งความแตกต่างระหว่างสถานะพลังงานเหล่านี้เรียกว่าศักย์รีดอกซ์

โดยการประชุมหากความแตกต่างเป็นบวกปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นเอง (Jiaxu Wang, 2015)

6- แบตเตอรี่และเซลล์ voltaic

7- พลังงานชีวภาพ

มีบางสปีชีส์เช่นปลาไหล ( electrophorus electricus ) หรือปลาทะเลน้ำลึก ( melanocetus johnsonii ) ที่สามารถสร้างพลังงานชีวภาพจากภายนอกได้

ในความเป็นจริงพลังงานชีวภาพมีอยู่ในสิ่งมีชีวิตทั้งหมด ตัวอย่างของพวกเขาคือศักยภาพเยื่อหุ้มเซลล์และเส้นประสาทประสาท

8- การสังเคราะห์ด้วยแสง

ในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสงพลังงานของแสงอาทิตย์จะถูกแปลงเป็นพลังงานเคมีที่เก็บไว้ในพันธะคาร์โบไฮเดรต

ต่อจากนั้นพืชสามารถใช้พลังงานที่เก็บไว้ในพันธะของโมเลกุลคาร์โบไฮเดรตสำหรับการเจริญเติบโตและการซ่อมแซมของพวกเขา

9- อาหาร

อาหารที่คนกินไม่ว่าจากพืชหรือสัตว์เป็นรูปแบบของพลังงานเคมีที่เก็บไว้ที่ร่างกายใช้ในการเคลื่อนย้ายและทำงาน

เมื่ออาหารถูกทำให้สุกส่วนหนึ่งของพลังงานจะถูกปลดปล่อยออกมาจากพันธะเคมีซึ่งเป็นผลมาจากพลังงานความร้อนที่ถูกนำไปใช้

หลังจากคนกินกระบวนการย่อยอาหารจะเปลี่ยนพลังงานเคมีให้เป็นรูปแบบที่ร่างกายสามารถใช้ (Barth, SF)

10- การหายใจของเซลล์

ในระหว่างการหายใจของเซลล์ร่างกายของเราใช้โมเลกุลของกลูโคสและทำลายพันธะที่จับโมเลกุลไว้ด้วยกัน

เมื่อพันธะเหล่านี้แตกสลายพลังงานเคมีที่ถูกเก็บไว้ในพันธะเหล่านี้จะถูกปลดปล่อยออกมาและใช้ในการสร้างโมเลกุล ATP ซึ่งเป็นรูปแบบของพลังงานที่ใช้งานได้สำหรับเรา

การเคลื่อนไหวของกล้ามเนื้อเป็นตัวอย่างของวิธีที่ร่างกายใช้พลังงานเคมีเพื่อเปลี่ยนมันให้เป็นกลไกหรือการเคลื่อนไหว

เมื่อใช้พลังงานที่มีอยู่ใน ATP การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในโปรตีนกล้ามเนื้อโครงร่างทำให้กล้ามเนื้อเกร็งหรือผ่อนคลายทำให้เกิดการเคลื่อนไหวทางกายภาพ

12- การสลายตัวทางเคมี

เมื่อสิ่งมีชีวิตตายพลังงานที่มีอยู่ในพันธะเคมีของพวกเขาจะต้องไปที่ไหนสักแห่ง แบคทีเรียและเชื้อราใช้พลังงานนี้ในปฏิกิริยาการหมัก

13- ไฮโดรเจนและออกซิเจน

ไฮโดรเจนเป็นก๊าซที่ติดไฟและติดไฟได้ เมื่อรวมกับออกซิเจนจะทำให้เกิดความร้อนอย่างระเบิด

นี่เป็นต้นเหตุของโศกนาฏกรรมของเรือบิน Hindenburg เนื่องจากยานพาหนะเหล่านี้มีไฮโดรเจนสูงเกินจริง วันนี้ปฏิกิริยานี้ใช้เพื่อขับเคลื่อนจรวดสู่อวกาศ

14- ระเบิด

การระเบิดเป็นปฏิกิริยาทางเคมีที่เกิดขึ้นเร็วมากและปล่อยพลังงานออกมาจำนวนมาก เมื่อมีการระเบิดเกิดขึ้นพลังงานเคมีจะถูกเก็บไว้ในการเปลี่ยนแปลงระเบิดและถูกถ่ายโอนไปยังพลังงานเสียงพลังงานจลน์และพลังงานความร้อน

สิ่งเหล่านี้สามารถสังเกตได้ในเสียงการเคลื่อนไหวและความร้อนที่ถูกสร้างขึ้น

โดยการทำให้เป็นกลางกรดด้วยเบสจะปล่อยพลังงานออกมา นี่เป็นเพราะปฏิกิริยาคายความร้อน

16- กรดในน้ำ

เมื่อเจือจางกรดในน้ำจะเกิดปฏิกิริยาคายความร้อน ต้องใช้ความระมัดระวังอย่างยิ่งในการทำเช่นนั้นเพื่อหลีกเลี่ยงกรดกระเด็น วิธีที่ถูกต้องในการเจือจางกรดมักเติมลงในน้ำเสมอและไม่เคยตรงกันข้าม

17- เจลหล่อเย็น

ตู้เย็นที่ใช้ในกีฬาเป็นตัวอย่างของพลังงานเคมี เมื่อถุงด้านในที่เต็มไปด้วยน้ำแตกมันจะทำปฏิกิริยากับเม็ดแอมโมเนียมไนเตรตและสร้างพันธะเคมีใหม่ในระหว่างการทำปฏิกิริยาดูดซับพลังงานจากสิ่งแวดล้อม

เนื่องจากพลังงานเคมีถูกเก็บไว้ในพันธะใหม่อุณหภูมิของบรรจุภัณฑ์เย็นจะลดลง

ถุงความร้อน 18- เจล

กระเป๋าที่มีประโยชน์เหล่านี้ที่ใช้ในการอุ่นมือเย็นหรือกล้ามเนื้อเจ็บมีสารเคมีอยู่ภายใน

เมื่อคุณแบ่งบรรจุภัณฑ์เพื่อใช้งานสารเคมีจะถูกเปิดใช้งาน สารเคมีเหล่านี้จะถูกผสมและพลังงานเคมีที่ปล่อยออกมาจะสร้างความร้อนที่ร้อนในบรรจุภัณฑ์

19- อลูมิเนียมในกรดไฮโดรคลอริก

ในปฏิกิริยาทางเคมีในห้องปฏิบัติการ: เพิ่มอลูมิเนียมฟอยล์ในสารละลายกรดไฮโดรคลอริก

หลอดทดลองร้อนมากเพราะในระหว่างทำปฏิกิริยาพันธะเคมีจำนวนมากจะถูกปล่อยออกมาปล่อยพลังงานเคมีทำให้อุณหภูมิของสารละลายเพิ่มขึ้น

แม้จะไม่ใช่ตัวอย่างของพลังงานเคมีที่ควรค่าแก่การกล่าวขวัญ เมื่อนิวเคลียสฟิชชันแบ่งออกเป็นชิ้นเล็ก ๆ หลายชิ้น

ชิ้นส่วนหรือผลิตภัณฑ์ฟิชชันเหล่านี้มีค่าเท่ากับครึ่งหนึ่งของมวลดั้งเดิม นิวตรอนสองหรือสามตัวถูกปล่อยออกมาเช่นกัน

ผลรวมของมวลของชิ้นส่วนเหล่านี้น้อยกว่ามวลดั้งเดิม มวล "ที่หายไป" นี้ (ประมาณ 0.1% ของมวลดั้งเดิม) ถูกแปลงเป็นพลังงานตามสมการ Einstein (AJ Software & Multimedia, 2015)

แนวคิดเพิ่มเติมเพื่อทำความเข้าใจพลังงานเคมี

ปฏิกิริยาเคมีเกี่ยวข้องกับการสร้างและการทำลายพันธะเคมี (อิออนและโควาเลนต์) และพลังงานเคมีของระบบคือพลังงานที่ถูกปล่อยหรือถูกดูดซับเนื่องจากการผลิตและการแตกของพันธะเหล่านี้

การทำลายพันธะต้องใช้พลังงานการสร้างพันธะจะปลดปล่อยพลังงานและปฏิกิริยาของโลกอาจเป็น endergonic (ΔG 0) ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงทั่วไปในความเสถียรของสารตั้งต้นต่อผลิตภัณฑ์ (Chemical Energy, SF)

พลังงานเคมีมีบทบาทสำคัญในชีวิตของเราทุกวัน ด้วยปฏิกิริยาอย่างง่ายและเคมีรีดอกซ์การสลายและการสร้างลิงก์พลังงานสามารถถูกสกัดและควบคุมได้ในวิธีที่ใช้งานได้ (โซโลมอนคู, 2014)