O que é um diagrama de energia? (com exemplos)

Um diagrama de energia é um gráfico de energia que ilustra o processo que ocorre durante uma reação. Diagramas de energia também podem ser definidos como a visualização de uma configuração eletrônica em orbitais; cada representação é um elétron de um orbital com uma flecha.

Por exemplo, em um diagrama de energia, as setas apontando na direção superior representam um elétron com um giro positivo. Por sua vez, as setas apontando para baixo, são responsáveis ​​por representar um elétron com spin negativo.

Existem dois tipos de diagramas de energia. Os diagramas termodinâmicos ou de química orgânica, que mostram a quantidade de energia gerada ou gasta ao longo de uma reação; a partir dos elementos são tão reativos, passando por um estado de transição, para os produtos.

E os diagramas de química inorgânica, que servem para demonstrar os orbitais moleculares de acordo com o nível de energia que os átomos têm.

Tipos de diagramas de energia

Diagramas termodinâmicos

Os diagramas termodinâmicos são diagramas usados ​​para representar os estados termodinâmicos de um material (geralmente fluidos) e as conseqüências do manuseio desse material.

Por exemplo, um diagrama de temperatura entrópico pode ser usado para demonstrar o comportamento de um fluido à medida que ele muda através de um compressor.

Diagrama de Sankey

Os diagramas de Sankey são diagramas de energia nos quais a espessura das setas é mostrada proporcionalmente à quantidade de fluxo. Um exemplo pode ser ilustrado da seguinte forma:

Este diagrama representa todo o fluxo de energia primária de uma fábrica. A espessura das bandas é diretamente proporcional à energia de produção, uso e perdas.

As fontes primárias de energia são gás, eletricidade e carvão / óleo e representam a entrada de energia no lado esquerdo do diagrama.

Você também pode visualizar as despesas com energia, o fluxo de material no nível regional ou nacional e a divisão do custo de um item ou serviços.

Esses diagramas colocam uma ênfase visual em grandes transferências de energia ou fluxos dentro de um sistema.

E são muito úteis quando se trata de localizar contribuições dominantes em um fluxo geral. Geralmente, esses diagramas mostram quantidades conservadas dentro dos limites de um sistema definido.

Diagrama P-V

Ele é usado para descrever as alterações correspondentes às medições de volume e pressão no sistema. Eles são comumente usados ​​em termodinâmica, fisiologia cardiovascular e fisiologia respiratória.

Os diagramas da P-V foram originalmente chamados de diagramas de indicadores. Eles foram desenvolvidos no século XVIII como ferramentas para entender a eficiência dos motores a vapor.

Um diagrama P-V mostra a mudança na pressão P em relação ao volume de V de alguns processos ou processos.

Na termodinâmica, esses processos formam um ciclo, de modo que, quando o ciclo é concluído, não há mudança no estado do sistema; como, por exemplo, em um aparelho que retorna à pressão e volume iniciais.

A figura mostra as características de um típico diagrama P-V. Uma série de estados enumerados (de 1 a 4) pode ser observada.

O caminho entre cada estado consiste em algum processo (A a D) que altera a pressão ou o volume do sistema (ou ambos).

Diagrama T-S

É usado em termodinâmica para visualizar mudanças de temperatura e entropia específica durante um processo ou ciclo termodinâmico.

É muito útil e uma ferramenta muito comum na área, particularmente porque ajuda a visualizar a transferência de calor durante um processo.

Para processos reversíveis ou ideais, a área sob a curva T-S de um processo é o calor transferido para o sistema durante esse processo.

Um processo isentrópico é plotado como uma linha vertical em um diagrama T-S, enquanto um processo isotérmico é plotado como uma linha horizontal.

Este exemplo mostra um ciclo termodinâmico que ocorre a uma temperatura do reservatório quente Tc, e uma temperatura do reservatório frio Tc. Em um processo reversível, a área vermelha Qc é a quantidade de energia trocada entre o sistema e o reservatório frio.

A área em branco W é a quantidade de energia trocada entre o sistema e seus arredores. A quantidade de calor Qh trocada entre o tanque quente é a soma dos dois.

Se o ciclo se move para a direita, significa que é um motor de calor que libera o trabalho. Se o ciclo se move na direção oposta, é uma bomba de calor que recebe o trabalho e move o calor Qh do reservatório frio para o reservatório quente.

Diagramas de Química Inorgânica

Eles servem para representar ou delinear os orbitais moleculares relacionados aos átomos e seu nível de energia.

Diagrama de energia potencial de etano

As diferentes conformações do etano não terão a mesma energia, pois têm uma repulsão eletrônica diferente entre os hidrogênios.

À medida que a molécula é rodada, a partir de uma conformação alternada, a distância entre os átomos de hidrogênio dos grupos metila particulares começa a diminuir.A energia potencial desse sistema aumentará até atingir uma conformação eclipsada

Os diferentes tipos de energia podem ser representados graficamente entre as várias conformações. No diagrama de etano observa-se como as conformações eclipsadas são os máximos de energia; Por outro lado, os suplentes seriam os mínimos.

Neste diagrama de energia potencial de etano, partimos de uma conformação eclipsada. Então eles giram de 60 ° para 60 ° até passarem por 360 °.

As diferentes conformações podem ser classificadas de acordo com a energia. Por exemplo, o alternativo 1,3 e cinco têm a mesma energia (0). Por outro lado, as conformações 2,4 e 6 terão mais energia em resultado de eclipses de hidrogênio e gás

Referências

1. Diagrama de volume de pressão. Obtido em wikipedia.org
2. Diagrama T-S. Obtido em wikipedia.org
3. Diagrama de Sankey. Obtido em wikipedia.org
4. Diagramas de energia potencial (2009). Recuperado de quimicaorganica.net