Sơ đồ năng lượng là gì? (có ví dụ)

Biểu đồ năng lượng là một biểu đồ năng lượng minh họa quá trình xảy ra trong suốt phản ứng. Biểu đồ năng lượng cũng có thể được định nghĩa là trực quan hóa cấu hình điện tử theo quỹ đạo; mỗi đại diện là một electron của quỹ đạo có mũi tên.

Ví dụ, trong một sơ đồ năng lượng, các mũi tên chỉ theo hướng vượt trội đại diện cho một electron có bước ngoặt dương. Đổi lại, các mũi tên chỉ xuống, chịu trách nhiệm đại diện cho một electron có spin âm.

Có hai loại sơ đồ năng lượng. Các sơ đồ hóa học nhiệt động hoặc hữu cơ, cho thấy lượng năng lượng được tạo ra hoặc tiêu tốn trong suốt một phản ứng; bắt đầu từ các yếu tố như phản ứng, trải qua trạng thái chuyển tiếp, đến các sản phẩm.

Và các sơ đồ hóa học vô cơ, phục vụ cho việc chứng minh quỹ đạo phân tử theo mức năng lượng mà các nguyên tử có.

Các loại sơ đồ năng lượng

Sơ đồ nhiệt động

Các sơ đồ nhiệt động là các sơ đồ được sử dụng để thể hiện các trạng thái nhiệt động của vật liệu (thường là chất lỏng) và hậu quả của việc xử lý vật liệu này.

Ví dụ, một sơ đồ nhiệt độ entropic có thể được sử dụng để chứng minh hoạt động của chất lỏng khi nó thay đổi thông qua máy nén.

Sơ đồ Sankey

Biểu đồ Sankey là sơ đồ năng lượng trong đó độ dày của mũi tên được hiển thị tỷ lệ thuận với lượng dòng chảy. Một ví dụ có thể được minh họa như sau:

Sơ đồ này thể hiện toàn bộ dòng năng lượng chính của một nhà máy. Độ dày của các dải tỷ lệ thuận với năng lượng sản xuất, sử dụng và tổn thất.

Các nguồn năng lượng chính là khí, điện và than / dầu và đại diện cho năng lượng đầu vào ở phía bên trái của sơ đồ.

Bạn cũng có thể xem chi phí năng lượng, dòng nguyên liệu ở cấp khu vực hoặc quốc gia và phân tích chi phí của một mặt hàng hoặc dịch vụ.

Những sơ đồ này nhấn mạnh trực quan vào việc truyền hoặc truyền năng lượng lớn trong một hệ thống.

Và chúng rất hữu ích khi định vị những đóng góp chi phối trong một dòng chảy chung. Thông thường các sơ đồ này cho thấy số lượng bảo tồn trong giới hạn của một hệ thống xác định.

Sơ đồ PV

Nó được sử dụng để mô tả các thay đổi tương ứng với các phép đo thể tích và áp suất trong hệ thống. Chúng thường được sử dụng trong nhiệt động lực học, sinh lý tim mạch và sinh lý hô hấp.

Các sơ đồ PV ban đầu được gọi là sơ đồ chỉ báo. Chúng được phát triển vào thế kỷ thứ mười tám như là công cụ để hiểu được hiệu quả của động cơ hơi nước.

Biểu đồ PV cho thấy sự thay đổi áp suất P đối với thể tích V của một số quy trình hoặc quy trình.

Trong nhiệt động lực học, các quá trình này tạo thành một chu kỳ, do đó khi chu trình hoàn thành, không có thay đổi về trạng thái của hệ thống; ví dụ như trong một thiết bị trở về áp suất và thể tích ban đầu.

Hình vẽ cho thấy các đặc điểm của sơ đồ PV điển hình. Một loạt các trạng thái liệt kê (từ 1 đến 4) có thể được quan sát.

Đường dẫn giữa mỗi trạng thái bao gồm một số quá trình (A đến D) làm thay đổi áp suất hoặc thể tích của hệ thống (hoặc cả hai).

Sơ đồ TS

Nó được sử dụng trong nhiệt động lực học để hình dung những thay đổi về nhiệt độ và entropy cụ thể trong quá trình hoặc chu trình nhiệt động lực học.

Nó rất hữu ích và là một công cụ rất phổ biến trong khu vực, đặc biệt vì nó giúp hình dung sự truyền nhiệt trong một quá trình.

Đối với các quá trình thuận nghịch hoặc lý tưởng, khu vực dưới đường cong TS của một quy trình là nhiệt truyền vào hệ thống trong quá trình đó.

Một quá trình đẳng hướng được vẽ như một đường thẳng đứng trong sơ đồ TS, trong khi một quá trình đẳng nhiệt được vẽ như một đường ngang.

Ví dụ này cho thấy một chu trình nhiệt động lực học diễn ra ở nhiệt độ hồ chứa nóng Tc và nhiệt độ hồ lạnh Tc. Trong một quá trình thuận nghịch, vùng đỏ Qc là lượng năng lượng trao đổi giữa hệ thống và hồ chứa lạnh.

Vùng trống W là lượng năng lượng công việc trao đổi giữa hệ thống và những gì xung quanh nó. Lượng nhiệt Qh trao đổi giữa bình nóng là tổng của hai.

Nếu chu trình di chuyển sang phải, điều đó có nghĩa là nó là một động cơ nhiệt giải phóng công việc. Nếu chu trình di chuyển theo hướng ngược lại, đó là một bơm nhiệt nhận công việc và di chuyển nhiệt Qh từ bể lạnh sang bể chứa nóng.

Sơ đồ hóa vô cơ

Chúng phục vụ để đại diện hoặc phác thảo các quỹ đạo phân tử liên quan đến các nguyên tử và mức năng lượng của chúng.

Sơ đồ năng lượng tiềm năng Ethane

Sự phù hợp khác nhau của ethane sẽ không có cùng năng lượng vì chúng có lực đẩy điện tử khác nhau giữa hydrogens.

Khi phân tử được quay, bắt đầu từ một cấu trúc xen kẽ, khoảng cách giữa các nguyên tử hydro của các nhóm methyl cụ thể bắt đầu giảm. Năng lượng tiềm năng của hệ thống đó sẽ tăng lên cho đến khi nó đạt đến một hình dạng bị lu mờ

Các loại năng lượng khác nhau có thể được biểu thị bằng đồ họa giữa các sự phù hợp khác nhau. Trong sơ đồ của etan, người ta quan sát thấy sự phù hợp bị lu mờ là mức tối đa của năng lượng; Mặt khác, các lựa chọn thay thế sẽ là mức tối thiểu.

Trong sơ đồ năng lượng tiềm năng ethane này, chúng ta bắt đầu từ một hình dạng bị lu mờ. Sau đó, họ chuyển từ 60 ° sang 60 ° cho đến khi họ đi qua 360 °.

Sự phù hợp khác nhau có thể được phân loại theo năng lượng. Ví dụ, 1, 3 và năm thay thế có cùng năng lượng (0). Mặt khác, sự phù hợp 2, 4 và 6 sẽ có nhiều năng lượng hơn do sự lu mờ của khí hydro