Qu'est-ce qu'un diagramme d'énergie? (avec des exemples)

Un diagramme d'énergie c'est un graphique énergétique qui illustre le processus qui se produit tout au long d'une réaction. Les diagrammes d'énergie peuvent également être définis comme la visualisation d'une configuration électronique en orbitale; chaque représentation est un électron d'une orbitale avec une flèche.

Par exemple, dans un diagramme d'énergie, les flèches pointant dans la direction supérieure représentent un électron avec un virage positif. À leur tour, les flèches pointant vers le bas sont responsables de la représentation d'un électron avec un spin négatif.

Il existe deux types de diagrammes d’énergie. Les diagrammes de chimie thermodynamique ou organique, qui montrent la quantité d'énergie produite ou dépensée tout au long d'une réaction; à partir des éléments sont aussi réactifs, passant par un état de transition aux produits.

Et les diagrammes de la chimie inorganique, qui servent à démontrer les orbitales moléculaires en fonction du niveau d'énergie des atomes.

Types de diagrammes d'énergie

Diagrammes thermodynamiques

Les diagrammes thermodynamiques sont des diagrammes utilisés pour représenter les états thermodynamiques d'un matériau (généralement des fluides) et les conséquences de la manipulation de ce matériau.

Par exemple, un diagramme de température entropique peut être utilisé pour démontrer le comportement d'un fluide lors de son passage dans un compresseur.

Diagramme de Sankey

Les diagrammes de Sankey sont des diagrammes d'énergie dans lesquels l'épaisseur des flèches est indiquée proportionnellement à la quantité d'écoulement. Un exemple peut être illustré comme suit:

Ce diagramme représente l'intégralité du flux d'énergie primaire d'une usine. L'épaisseur des bandes est directement proportionnelle à l'énergie de production, à l'utilisation et aux pertes.

Les principales sources d’énergie sont le gaz, l’électricité et le charbon / pétrole et représentent l’apport énergétique du côté gauche du diagramme.

Vous pouvez également consulter les dépenses énergétiques, le flux de matières au niveau régional ou national et la ventilation du coût d'un article ou de services.

Ces diagrammes mettent l’accent visuel sur les grands transferts ou flux d’énergie au sein d’un système.

Et ils sont très utiles pour localiser les contributions dominantes dans un flux général. Souvent, ces diagrammes montrent des quantités conservées dans les limites d'un système défini.

Diagramme P-V

Il est utilisé pour décrire les modifications correspondant aux mesures de volume et de pression dans le système. Ils sont couramment utilisés en thermodynamique, en physiologie cardiovasculaire et en physiologie respiratoire.

Les diagrammes P-V étaient à l'origine appelés diagrammes d'indicateurs. Ils ont été développés au XVIIIe siècle comme outils pour comprendre l'efficacité des moteurs à vapeur.

Un diagramme P-V montre l'évolution de la pression P par rapport au volume de V de certains processus ou processus.

En thermodynamique, ces processus forment un cycle, de sorte que lorsque le cycle est terminé, il n'y a pas de changement dans l'état du système; comme par exemple dans un appareil qui reprend sa pression et son volume initiaux.

La figure montre les caractéristiques d'un diagramme P-V typique. Une série d'états énumérés (de 1 à 4) peut être observée.

Le chemin entre chaque état consiste en un processus (A à D) qui modifie la pression ou le volume du système (ou les deux).

Diagramme T-S

Il est utilisé en thermodynamique pour visualiser les changements de température et d'entropie spécifique au cours d'un processus ou d'un cycle thermodynamique.

C'est très utile et un outil très courant dans la région, en particulier parce que cela aide à visualiser le transfert de chaleur pendant un processus.

Pour les processus réversibles ou idéaux, la zone sous la courbe T-S d'un processus est la chaleur transférée au système au cours de ce processus.

Un processus isentropique est tracé sous la forme d'une ligne verticale dans un diagramme T-S, tandis qu'un processus isotherme est tracé sous la forme d'une ligne horizontale.

Cet exemple montre un cycle thermodynamique qui a lieu à une température de réservoir chaud Tc et une température de réservoir froid Tc. Dans un processus réversible, la zone rouge Qc est la quantité d'énergie échangée entre le système et le réservoir froid.

La zone vide W représente la quantité de travail énergétique échangée entre le système et ses environs. La quantité de chaleur Qh échangée entre le réservoir chaud est la somme des deux.

Si le cycle se déplace vers la droite, cela signifie que c'est un moteur thermique qui libère le travail. Si le cycle se déplace dans la direction opposée, c'est une pompe à chaleur qui reçoit du travail et déplace la chaleur Qh du réservoir froid vers le réservoir chaud.

Diagrammes de chimie inorganique

Ils servent à représenter ou à décrire les orbitales moléculaires liées aux atomes et à leur niveau d'énergie.

Diagramme de potentiel d'éthane

Les différentes conformations de l'éthane n'auront pas la même énergie puisqu'elles ont une répulsion électronique différente entre les hydrogènes.

Lorsque la molécule tourne, à partir d'une conformation alternative, la distance entre les atomes d'hydrogène des groupes méthyle particuliers commence à diminuer.L'énergie potentielle de ce système augmentera jusqu'à ce qu'il atteigne une conformation éclipsée

Les différents types d’énergie peuvent être représentés graphiquement parmi les différentes conformations. Dans le schéma de l'éthane, on observe comment les conformations éclipsées sont les maximums d'énergie; Par contre, les substituts seraient les minimums.

Dans ce diagramme d'énergie potentielle d'éthane, nous partons d'une conformation éclipsée. Puis ils tournent de 60 ° à 60 ° jusqu'à ce qu'ils passent à 360 °.

Les différentes conformations peuvent être classées en fonction de l'énergie. Par exemple, les alternatives 1,3 et cinq ont la même énergie (0). D'autre part, les conformations 2,4 et 6 auront plus d'énergie en raison de l'éclipse d'hydrogène-gaz

Références

1. Diagramme de volume de pression. Récupéré de wikipedia.org
2. Diagramme T-S. Récupéré de wikipedia.org
3. Diagramme de Sankey. Récupéré de wikipedia.org
4. Diagrammes d'énergie potentiels (2009). Récupéré de quimicaorganica.net