شارك:
ما هو مخطط الطاقة؟ (مع أمثلة)
ل مخطط الطاقة إنه رسم بياني للطاقة يوضح العملية التي تحدث خلال رد الفعل. يمكن تعريف مخططات الطاقة أيضًا على أنها تصور التكوين الإلكتروني في المدارات ؛ كل تمثيل هو إلكترون للمدار مع سهم.
على سبيل المثال ، في الرسم التخطيطي النشط ، تمثل الأسهم التي تشير إلى الاتجاه الأعلى إلكترونًا مع انعطاف إيجابي. بدورها ، فإن الأسهم التي تشير إلى أسفل ، هي المسؤولة عن تمثيل الإلكترون مع الدوران السلبي.
هناك نوعان من مخططات الطاقة. الرسوم البيانية للكيمياء الحرارية أو العضوية ، والتي توضح كمية الطاقة المولدة أو المنفقة خلال التفاعل ؛ بدءا من العناصر هي رد الفعل ، تمر حالة الانتقال ، إلى المنتجات.
والرسوم البيانية للكيمياء غير العضوية ، والتي تعمل على إظهار المدارات الجزيئية وفقًا لمستوى الطاقة التي تمتلكها الذرات.
أنواع مخططات الطاقة
المخططات الديناميكية الحرارية
المخططات الديناميكية الحرارية عبارة عن مخططات تُستخدم لتمثيل الحالات الديناميكية الحرارية لمادة ما (عادةً سوائل) وعواقب معالجة هذه المادة.
على سبيل المثال ، يمكن استخدام مخطط درجة حرارة إنتروبي لإظهار سلوك السائل أثناء تغيره من خلال الضاغط.
مخطط سانكي
المخططات Sankey هي مخططات طاقة تظهر فيها سماكة الأسهم بشكل متناسب مع مقدار التدفق. مثال يمكن توضيحه على النحو التالي:
يمثل هذا الرسم البياني كامل تدفق الطاقة الأولية للمصنع. سمك العصابات يتناسب طرديا مع طاقة الإنتاج والاستخدام والخسارة.
المصادر الرئيسية للطاقة هي الغاز والكهرباء والفحم / النفط وتمثل مدخلات الطاقة في الجانب الأيسر من الرسم البياني.
يمكنك أيضًا عرض نفقات الطاقة ، وتدفق المواد على المستوى الإقليمي أو الوطني ، وتفاصيل تكلفة عنصر أو خدمة.
تضع هذه المخططات تركيزًا مرئيًا على عمليات نقل الطاقة الكبيرة أو التدفقات داخل النظام.
وهي مفيدة للغاية عندما يتعلق الأمر بتحديد مكان المساهمات المهيمنة في التدفق العام. غالبًا ما تعرض هذه المخططات كميات محفوظة في حدود نظام محدد.
مخطط P-V
يتم استخدامه لوصف التغييرات المقابلة لقياسات الحجم والضغط في النظام. وهي تستخدم عادة في الديناميكا الحرارية ، فسيولوجيا القلب والأوعية الدموية وعلم وظائف الأعضاء التنفسي.
كانت المخططات P-V تسمى في الأصل مخططات المؤشرات. تم تطويرها في القرن الثامن عشر كأدوات لفهم كفاءة المحركات البخارية.
يُظهر الرسم البياني P-V التغير في الضغط P فيما يتعلق بحجم V لبعض العمليات أو العمليات.
في الديناميكا الحرارية ، تشكل هذه العمليات دورة ، بحيث عند الانتهاء من الدورة لا يوجد أي تغيير في حالة النظام ؛ كما هو الحال في الجهاز الذي يعود إلى الضغط والحجم الأولي.
يوضح الشكل خصائص مخطط P-V نموذجي. يمكن ملاحظة سلسلة من الحالات المذكورة (من 1 إلى 4).
يتكون المسار بين كل حالة من بعض العمليات (من أ إلى د) التي تعمل على تغيير ضغط أو حجم النظام (أو كليهما).
مخطط T-S
يتم استخدامه في الديناميكا الحرارية لتصور التغيرات في درجة الحرارة والنتروب المحدد خلال عملية أو دورة الديناميكا الحرارية.
إنها أداة مفيدة للغاية وشائعة جدًا في المنطقة ، خاصة لأنها تساعد على تصور نقل الحرارة أثناء العملية.
بالنسبة للعمليات المنعكسة أو المثالية ، تكون المنطقة الواقعة تحت منحنى T-S للعملية هي الحرارة المنقولة إلى النظام أثناء تلك العملية.
يتم رسم عملية انسيابية كخط عمودي في مخطط T-S ، بينما يتم رسم عملية متساوية الحرارة كخط أفقي.
يوضح هذا المثال دورة ديناميكية حرارية تحدث عند درجة حرارة الخزان الساخن Tc ، ودرجة حرارة الخزان البارد Tc. في عملية عكسية ، المنطقة الحمراء Qc هي كمية الطاقة المتبادلة بين النظام والخزان البارد.
المساحة الفارغة W هي مقدار الطاقة المتبادلة بين النظام وما يحيط به. كمية الحرارة Qh المتبادلة بين الرواسب الساخنة هي مجموع الاثنين.
إذا تحركت الدورة إلى اليمين فهذا يعني أنها محرك حراري يعمل على إطلاق العمل. إذا كانت الدورة تتحرك في الاتجاه المعاكس ، فهي مضخة حرارية تستقبل العمل وتحرك الحرارة Qh من الخزان البارد إلى الخزان الساخن.
مخططات الكيمياء غير العضوية
إنها تعمل على تمثيل أو تحديد المدارات الجزيئية المتعلقة بالذرات ومستوى الطاقة لديها.
الإيثان مخطط الطاقة المحتملة
لن يكون للتطابقات المختلفة للإيثان نفس الطاقة لأن لديهم تنافرًا إلكترونيًا مختلفًا بين الهيدروجين.
عندما يتم تدوير الجزيء ، بدءاً من التشكل المتناوب ، تبدأ المسافة بين ذرات الهيدروجين لمجموعات الميثيل المحددة في التناقص. ستزداد الطاقة الكامنة لهذا النظام حتى يصل إلى التشوه الكسوف
يمكن تمثيل الأنواع المختلفة من الطاقة بيانيا بين مختلف التوافقات. في الرسم البياني للإيثان ، لوحظ كيف تكون المطبات الكسوفية هي الحد الأقصى للطاقة ؛ من ناحية أخرى ، سيكون البديلون هو الحد الأدنى.
في هذا الرسم البياني للطاقة الإيثانية المحتملة ، نبدأ من التشكل الكسوف. ثم يتحولون من 60 درجة إلى 60 درجة إلى أن يتخطوا 360 درجة.
يمكن تصنيف المطابقات المختلفة حسب الطاقة. على سبيل المثال ، فإن البديل 1،3 و 5 لديهم نفس الطاقة (0). من ناحية أخرى ، سيكون للمطابقين 2،4 و 6 طاقة أكبر نتيجة لتكسير غاز الهيدروجين
مراجع
- مخطط حجم الضغط. تم الاسترجاع من wikipedia.org
- مخطط T-S. تم الاسترجاع من wikipedia.org
- مخطط سانكي. تم الاسترجاع من wikipedia.org
- مخططات الطاقة المحتملة (2009). تعافى من quimicaorganica.net