Egzotermni proces

S Wikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na navigaciju Idi na pretragu
Neke eksplozije su među najžešćim egzotermnim reakcijama.

Pojam egzotermni proces ili egzotermna reakcija (grč. έξω – eksō = prema vani, spolja + θερμικός – termikόs = termički) – u termodinamici – opisuje proces ili reakciju koja oslobađa energiju iz sistema u okolinu, obično u obliku toplote, ali i u obliku svjetlosti (npr. iskra, plamen ili bljesak), struja (npr. baterija) ili zvuk (npr. eksplozija koja se čuje prilikom gorenja vodika).[1] Termin "egzotermni" prvi je smislio Marcellin Berthelot. Suprotno egzotermnom procesu je endotermni, koji apsorbira energiju obično u obliku toplote.

Koncept se često primenjuje u fizičkim naukama na hemijske reakcije, gdje se hemijska energija veze pretvara u toplotnu energiju (toplotu).

Egzotermne (i endotermne) opisuju dvije vrste hemijskih reakcija ili sistema koji se nalaze u prirodi, kako slijedi.

Jednostavno rečeno, nakon egzotermne reakcije u okolinu je ispušteno više energije nego što je apsorbovano za pokretanje i održavanje reakcije. Primjer bi bio izgaranje svijeće, pri čemu suma kalorija proizvedenih izgaranjem. Može se utvrditi promatrajući zračenje okoline i proizvedene vidljive svjetlosti, uključujući porast temperature samog goriva (voska), kada se kisik pretvara u vrući CO2 i vodenu paru premašujući broj kalorija apsorbiranih u početku prilikom paljenja plamena i održavanja plamena. Izvjesna energija se ponovo apsorbuje i koristi za topljenja, zatim isparavanje voska itd., ali je daleko nadmašena energijom koja se oslobađa pretvaranjem relativno slabe dvostruke veze kisika[2] u snažnije veze kod CO2 i H2O.

S druge strane, u endotermnoj reakciji ili sistemu, tokom reakcije, energija se uzima iz okoline, obično usljed povoljnim povećane entropije u sistemu. Primjer endotermne reakcije je hladnjak za prvu pomoć, u kojem su, za reakciju dviju hemikalija ili rastvaranje jedne u drugoj, potrebne su kalorije iz okoline, a reakcija hladi vrećicu i okolinu upijajući iz njih toplotu. Proizvodnja drveta u procesu fotosinteze je endotermni proces: drveće apsorbira zračenje sunčeve energije i koristi ga u endotermnim reakcijama poput razdvajanja CO2 i H2O i rekombinacija atoma za proizvodnju celuloze i drugih organskih supstanci, kao i O2. Drvo se kasnije može spaliti u kaminu, egzotermno oslobađajući energiju O2[2] u obliku toplote i svjetlosti, u svoju okolinu, npr. u unutrašnjost sobe.

Pregled[uredi | uredi izvor]

Egzotermnost odnosi se na transformaciju u kojoj zatvoreni sistem oslobađa energiju (toplotu) u okolinu, izraženu kao:

.

Kada se transformacija dogodi pod konstantnim pritiskom i bez izmjene električne energije, toplota Q jednaka je promjeni entalpije, tj.

∆H < 0,[3]

dok je pri konstantnoj zapremini, prema prvom zakonu termodinamike, jednak unutrašnjoj promjeni energije, tj.

∆U = Q + 0 < 0.

U adiadijabatskom sistemu (tj. sistemu koji ne razmjenjuje toplotu s okolinom), inače egzotermni proces rezultira porastom temperature.[4]

U egzotermnim hemijskim reakcijama, oslobođena toplota poprima oblik elektromagnetske energije ili kinetičke energije molekula. Prijelaz elektrona s jednog nivoa kvantne energije na drugi uzrokuje oslobađanje svjetlosti. Ova svjetlost je po energiji ekvivalentna energiji stabilizacije energije za hemijsku reakciju, tj. energiji veze. Oslobođenu svjetlost mogu apsorbirati druge molekule u rastvoru, dajući molekulske translacije i rotacije, što dovodi do klasičnog razumijevanja topline. U egzotermnoj reakciji energija potrebna za pokretanje reakcije manja je od energije koja se naknadno oslobađa, pa dolazi do neto oslobađanja energije.

Primjeri[uredi | uredi izvor]

Egzotermna termitna reakcija upotrebom gvožđa (III)- oksida. Iskrice koje lete prema van su kuglice rastopljenog gvožđa koje prate dim.

Neki primjeri egzotermnih procesa su:

[5]

Implikacije za hemijske reakcije[uredi | uredi izvor]

Hemijske egzotermne reakcije uglavnom su spontanije od njihovih alternativa, endotermnih reakcija.

U termohemijskoj reakciji koja je egzotermna, među produktima reakcije može biti biti toplota.

Kontrast termodinamičke i biološke terminologije[uredi | uredi izvor]

Zbog historijske nesporazuma, studenti nailaze na izvor moguće zabune između terminologije u [[fizika|fizici i biologiji. Dok se termin termodinamički i egzotermni, odnosno endotermni odnose na procese koji odaju toplotnu energiju i procese koji apsorbiraju toplotnu energiju, u biologiji smisao je efektivno obrnut. Pojmovi metabolički ektotermni i endotermni odnose se na organizme koji se u velikoj mjeri oslanjaju na vanjsku toplotu da bi postigli punu radnu temperaturu, te na organizme koji proizvode toplotu iz kao glavni faktor u kontroli njihove tjelesne temperature.

Također pogledajte[uredi | uredi izvor]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ "Gate for the Greek language" on-line dictionary Archived 2017-12-05 na Wayback Machine. greek-language.gr
  2. ^ a b Schmidt-Rohr, K. (2015). "Why Combustions Are Always Exothermic, Yielding About 418 kJ per Mole of O2", J. Chem. Educ. 92: 2094-2099. http://dx.doi.org/10.1021/acs.jchemed.5b00333
  3. ^ Oxtoby, D. W; Gillis, H.P., Butler, L. J. (2015).Principles of Modern Chemistry, Brooks Cole. p. 617. ISBN 978-1305079113
  4. ^ Perrot, Pierre (1998). A to Z of Thermodynamics. Oxford University Press. ISBN 0-19-856552-6.
  5. ^ Exothermic – Endothermic examples Archived 2006-09-01 na Wayback Machine. frostburg.edu
  6. ^ [1]

Vanjski linkovi[uredi | uredi izvor]