Endoterminen reaktio

In termodynamiikka , endotermisten reaktioiden kutsutaan fysikaalisten tai kemiallisten prosessien kuluttaa lämpöä . Lämpö on häiriötön energiamuoto . Eräässä endoterminen kemiallinen reaktio, energia haihtuu muodostamalla kemiallisia sidoksia , että reaktiotuotteet on pienempi kuin energia, joka tarvitaan rikkomaan sidoksia reagenssit .

Luettelo endotermisistä ilmiöistä

Vaihesiirtymät (aineen tila) (höyry, kiinteä, nestemäinen);
- Siirtymät nesteestä kaasuun ( höyrystyminen ): massayksikköä kohden tilanmuutokseen tarvittavaa kokonaislämpöä tietyssä paineessa kutsutaan massa-latentiksi höyrystyslämmöksi ;
- Kiinteä-neste -siirtymät ( fuusio ): massayksikköä kohden tilanmuutokseen tarvittavaa kokonaislämpöä tietyssä paineessa kutsutaan massapiilotetuksi fuusiolämmöksi ;
- Siirtymät kiinteästä kaasusta ( sublimaatio );
Kaasun rentoutuminen
Tietyt liuenneen aineen liuottimet;
Kaasun desorptio ;
Tietyt kemialliset hajoamisreaktiot ;

Kuva yllä luetelluista endotermisistä ilmiöistä

Kaasun laajennus:
- Jäädyttäminen kaasuttimet ja nestekaasua , bensiiniä ja kerosiinia moottoreita lentokoneissa. Ilmiö liittyy kaksinkertaiseen lokalisoituun endotermiin: polttoaineen osittaiseen höyrystymiseen ja palamisilman imusarjan laajenemiseen , joka liittyy painehäviöön , pääasiassa suodatukseen (varsinkin kun suodatin on pölyinen, myös silloin, kun se on pölyinen) on kylmä, myös korkeudessa alentamalla polttoaineen tyydyttynyttä höyrynpainetta ) (tämä on harvinaisempaa turboahtimen yhteydessä ) (valmistajat asentavat usein termostaattisia esilämmittimiä kaasuttimen jalkoihin) .
- Jäädyttäminen säätävät : ne, nestekaasua ( propaani , butaani , jne.), Ne, sukeltajien napa-alueilla, jne.
Haihdutus :
- Vaiheissa faasidiagrammeissa , jotka koskevat kaikkia puhtaita aineita, lähes puhdas ja myös seokset. Yleisin esimerkki näistä laakerit on, että 100 ° C: ssa , isotermi on kiehuvaa , että vettä on ilmakehän paineessa . Jatkuvasta lämmönsyötöstä huolimatta lämmitetyn veden lämpötila pysyy sitten vakaana. Tämä johtuu sen asteittaisen haihtumisen endotermisestä luonteesta.
- Nämä lämpötasot ovat esimerkiksi yksinkertaisen, käytännöllisimmän ja tehokkaimman ruoanlaiton, liemessä kypsentämisen perusta . 100 ° C: n isotermin käytännöllisyys on ensisijainen perusta maalaismaiseen ruoanlaittoon keittiössä.
- Toinen pieni esimerkki veden kiehumisesta, joka on monimutkaisempi ja jota käytetään prosesseissa, jotka ovat valtaosan tiedossa noin vuoden 1960 , painekattilat niiden käytännöllisen 120 ° C: n tason (näiden laitteiden keskiarvo) vuoksi . Ne ovat ihanteellisia laitteita esimerkiksi höyrysterilointiin , pastörointiin , valmiiden aterioiden pullottamiseen jne.
- Ruoan valmistaminen uunissa: ne aiheuttavat paljon haihtumista (siksi endotermiset vaikutukset rajoittavat kypsennyslämmön tunkeutumista ytimeen) , tässä myös säännöt, joissa kypsennysaikojen suhteellisuus suhteessa kypsennettyjen elintarvikkeiden massaan (korvaus haihdutuksella menetetty energia) .
- Tuulen kylmyys : hyvin vahvistettu endoterminen energia, jota kiihdyttää tuulen nopeus (tämä nopeus ja sen ennustaminen ovat tarpeen esimerkiksi meteorologiassa vuorikiipeilijälle) . Tämän endotermian periaatetta käytetään kosteutta mittaavan laitteen, psykrometrin , toiminnassa . Kostean vyöhykkeen nopeus ilmassa antaa mahdollisuuden saada lämpötilaero, josta tämän ilman kosteus päätetään.
- Ponnistuksen aikana tarvittava fysiologinen jäähdytys (tuuli ja massa) syntyy luonnollisesti ja automaattisesti hikoilun avulla . Kehossa on todellinen lämpösäätö haihduttamalla: hikoilu . Se on erittäin tehokas, kun henkilö ei ole peitettynä, paitsi kovalla säällä (erittäin korkea kosteus ) . Kun henkilö on peitetty, ei ole haihtumista suorassa kosketuksessa kehon kanssa. Hikoiluteho heikkenee, mikä aiheuttaa hikoilun tippumista keholle vain vähän lämpötehoa käytettäessä.
- Hyvin julma jäähdytys, jota käytetään metallurgiassa sammutustoimiin veden, öljyn kanssa (joskus käytetään ilmansuihkua).
- Koneistustyökalujen ( sorvi , jyrsinkone , mylly , pora , kivet jne.) Jäähdytys : "leikkausöljyt" ovat vesipitoisia emulsioita : vesi / rasva, vähän kuin nestemäinen saippua.
- Jäähdytä pulloa haaleaa vettä suorassa auringonvalossa, jos se on peitetty kostealla liinalla.
- Tunnettu, monimutkainen, näennäisesti ristiriitainen, mutta erittäin havaittavaa jäähdytystä havaitaan, kun astutaan sisään kylmältä ulkopuolelta märillä kengillä tai käsineillä, ja vielä pahempaa, jos se jäätyy. Herkempi, kun huone on kuuma ja kuiva.
- Samoin ja vahvistetaan autossa, jossa kengissä on pakkoilmaa, tämän ilman nopeuden takia, aeraulisella jäähdytysvaikutuksella. Näiden kenkien lämpökotelo (sisällä) laskee sitten yhtäkkiä lämpötilassa (eikä korkeassa lämpötilassa (ennen kuin palaat takaisin paljon myöhemmin)). Itse asiassa kaksivaiheinen muutos kengän paksuudessa (sulaminen ja haihtuminen) ja kehällä aiheuttaa erittäin äkillisen ja tuskallisen jäähdytyksen 0 ° C: seen . Lämpötila muuttuu vain hyvin hitaasti. Ratkaisuja on usein harkittava, tämä ilmiö on niin tuskallista: poistamalla nämä vanhat kengät, käärimällä jalkasi kuivaan pyyhkeeseen, vaihtamalla sukat ja kengät vuoristossa, laita varaosa eristettyyn pussiin, jossa on lämmitin .
- Se on samanlainen ilmiö terrakotta- ruukuissa . Meillä on tietenkin tapana käyttää niitä tilapäisesti suojaamaan kasvi puutarhan pakkaselta. Idea on huono, kasvi kuolee melkein joka kerta. Sisäinen kylmä on erittäin voimakasta ja vielä pahempaa auringon saapumisen alkaessa. Itse asiassa kosteuden haihtuminen, joka on keskittynyt tähän huokoiseen materiaaliin, aiheuttaa lämpökotelointivaikutuksen, joka keskittää frigorit.
- Laita märkä vaate takaisin sateen jälkeen altistamalla itsesi tuulelle tai menemällä auringossa; tai molemmat samanaikaisesti.
- Täysi pelipaidat (jotka olivat puoliväliin saakka XX : nnen vuosisadan standardi) koska burkinis ovat täydellinen Vilustumisen. Eristetty puku on ratkaisu niille, jotka eivät voi laittaa kylpemään muuta kuin "täyttä (päällystä)" .
Sulautuminen :
- Vaiheet on faasidiagrammeja : yleisin on se, että vettä 0 ° C: ssa , keskimääräinen veden massa, joka jää lähelle tätä isotermi niin kauan kuin koko massan ei ole saavuttanut kiinteässä tilassa (jäädytetty jään) ; lämpötila säilytetään huolimatta kylmä: esimerkiksi järvien, meri -1,9 ° C: ssa varten suolapitoisuus on 35 g / l . Esimerkki pysäköidyistä autoista, joita ei ole puhdistettu lumesta ja jotka siksi ovat isotermisiä.
- Lumen sulaminen kuumalla tuulilasilla (varsinkin voimakkaille märille lumisateille) . Näissä tapauksissa kosketuspinta kasvaa huomattavasti. Hiutaleet, jotka sitten reagoivat "sienivaikutuksella", pitävät hiutaleessa nestefaasin. Käänteisesti kiteen pinta on paljon pienempi. Tämä aiheuttaa suuren jäähdytysvirtauksen tuulilasin läpi, jota fuusion endotermia lisää. Todistuksena tässä erityistapauksessa sisällä olevaa sumua on erittäin vaikea poistaa kuumalla tuuletuksella. Kanadalaiset eivät saa ajaa vanhalla lumikerroksella autossaan. Määräyksissä vaaditaan heitä suorittamaan ennaltaehkäisevä puhdistus ennen aloittamista sakosta.
- Jään ja lumen sulaminen teillä talvella, varsinkin kun se johtuu suolasta . Suolaus alentaa merkittävästi jään ( eutektisen seoksen ) sulamislämpötilaa , mutta lisää myös vaihtopintoja. Tästä syystä näitä suolausoperaatioita on vältettävä illalla, yöllinen jäähdytys voi vahvistaa jäädytystä. Uutettu tie ja sen suola poistettu, voivat sitten jäätyä esimerkiksi sieppaamalla vesihöyryä, uudistamalla jäätä ( kutsutaan mustaksi ).
- Jäädytettyjen putkien sulattaminen on erittäin ongelmallista. Joissakin hyvin yleisissä tapauksissa todellinen päänsärky, kun ne on valmistettu PVC- , PE- tai PER- muovista tai myös silloin, kun ne on päällystetty päällysteellä tai upotettu. Samoin kun on kyse venttiileistä, hanoista, takaiskuventtiileistä, joissa on hauraat tiivisteet. Itse asiassa sulattamiseen tarvittavan lämmön leviämistä voi haitata myös hyvin rajoitettu lämmönjohtavuus . Kotelovaikutus on myös olemassa sulan vastustamiseksi.
Matalassa lämpötilassa esiintyvä vastanäyte, jota on vaikea analysoida:
- Hedelmäpuiden kevätsuoja ammattilaisilla. Kukkien pakkanen tuhoaa vuosittaisen sadon muutamassa sekunnissa. Ammattilaiset torjuvat huolellisesti ja automaattisesti nämä riskit kastelemalla niitä kasvillisuuden ja kukinnan alkuvaiheessa, pakkasjaksojen aikana . Usein nämä hyvin lyhyet jäätymisjaksot aamunkoitteessa kuluttavat melko vähän vettä. Automaattisten sprinklereiden puhdistaminen rajoittaa pakkasesta johtuvien laitteiden rikkoutumisriskiä. Nämä suorat veden jähmettymät oksilla aiheuttavat ympäröivien frigorien imeytymisen ja pitävät jäätymis-isotermin lämpötilan, 0 ° C , näiden jääryhmien sydämessä. Käynnistysvaihe voidaan tehdä vain ennen siirtymistä 0 ° C: seen , koska ruiskutus aiheuttaa ensin lämpötilan laskun, varsinkin kuivalla ja tuulisella säällä (suuri alkuhaihdutus ilmamassan kosteuden nousun aikana). Tämä tekniikka vaatii hajautettua ja erittäin luotettavaa instrumentointia, kuten keinotekoisessa nivologiassa, keinotekoinen lumi .

Endoterminen kemiallinen reaktio

Lämpö tuodaan pelata aikana kemiallinen reaktio suoritetaan vakiolämpötilassa ja -paineessa (ilman sähkökemiallinen kennon kokoamisen) vastaa vaihtelu entalpian tilafunktio : AH. Tämä energiaero, ilmaistuna kilojouleina moolia kohden , voi olla:

Positiivinen (endoterminen);
Negatiivinen (eksoterminen);
Ei mitään (aterminen).

Endoterminen reaktio voidaan kirjoittaa seuraavassa muodossa:

Reagenssit + energia → Tuotteet

Reaktio on endoterminen, kun lähtöreagensseilla on vahvemmat kemialliset sidokset kuin muodostuneilla tuotteilla: Sen vuoksi energia on absorboitava ympäristöstä uusien sidosten luomiseksi.

Endotermisen kemiallisen reaktion aikana reaktanteille on jatkuvasti annettava energiaa reaktion tapahduttamiseksi. Lämpöenergian, joka on tullut peliin endotermisen reaktion aikana, pidetään yleisesti myönteisenä sitä vastaanottavalle järjestelmälle.

Viitteet

(in) " endoterminen reaktio " Compendium of Chemical Terminologia [ " Gold Book "], IUPAC 1997 korjattu versio verkossa (2006-), 2 th ed.
(in) " eksoterminen reaktio " Compendium of Chemical Terminologia [ " Gold Book "], IUPAC 1997 korjattu versio verkossa (2006-), 2 th ed.

Aiheeseen liittyvät artikkelit

Ulkoiset linkit