Endotermická reakce

V termodynamice jsou endotermické reakce označovány jako fyzikální nebo chemické procesy, které spotřebovávají teplo . Teplo je neuspořádaná forma energie . Při endotermické chemické reakci je energie vydávaná tvorbou chemických vazeb v reakčních produktech menší než energie potřebná k rozbití vazeb v reaktantech .

Seznam endotermických jevů

• Fázové přechody (skupenství) (páry, pevné látky, kapaliny);
  • Přechody z kapaliny na plyn ( odpařování ): na jednotku hmotnosti se celé teplo potřebné pro změnu stavu při daném tlaku nazývá hromadně latentní teplo odpařování ;
  • Přechody z pevné látky do kapaliny ( fúze ): na jednotku hmotnosti se souhrn tepla potřebného pro změnu stavu při daném tlaku nazývá hmotné latentní teplo fúze ;
  • Přechody z pevné látky na plyn ( sublimace );
• Relaxace plynem
• Některá řešení solutu v rozpouštědle;
• Desorpce plynu;
• Určité chemické rozkladné reakce ;

Ilustrace endotermických jevů uvedených výše

• Expanze plynu:
  • Zmrazování karburátorů motorů na LPG , benzín a petrolej v letadlech. Tento jev souvisí s dvojitě lokalizovaným endotermem: částečným odpařováním paliva a expanzí v sacím potrubí spalovacího vzduchu , spojené s poklesem tlaku , zejména filtrace (zejména když je filtr zaprášený, také když je je studená, také ve výškách snížením tlaku nasycených par paliva) (u turbodmychadla je to méně běžné ) (výrobci často instalují termostatované předehřívače na nohy karburátoru) .
  • Zmrazení regulátorů : regulátorů zkapalněného ropného plynu ( propan , butan atd.), Regulátorů pod vodou potápěčů v polárních zónách atd.
• Odpařování :
  • Fáze fázových diagramů , které se vztahují ke všem čistým látkám, kvazi-čistým látkám a také ke slitinám. Nejběžnějším příkladem těchto ložisek je to 100  ° C , na izoterma z varu z vody při atmosférickém tlaku . I přes nepřetržitý přívod tepla potom zůstává teplota ohřáté vody stabilní. Je to z důvodu endotermické povahy jejího postupného odpařování.
  • Tyto tepelné stupně jsou například základem pro nejjednodušší, nejpraktičtější a nejefektivnější vaření, vaření v bujónech . Tato praktičnost 100 ° C izotermy je primárním základem rustikálního vaření v kuchyni.
  • Dalším malým příkladem varu vody, komplikovanějším a používaným v procesech, které jsou známé většině kolem roku 1960 , jsou tlakové hrnce pro jejich velmi praktické úrovně 120  ° C (průměr těchto zařízení) . Jsou ideálním zařízením například pro: sterilizaci parou , pasterizaci , stáčení hotových jídel atd.
  • Vaření pokrmů v troubě: způsobují velké odpařování (proto endotermické účinky omezují pronikání tepla na vaření do jádra) , zde také platí pravidla kvazi-úměrnosti dob vaření k masám vařených jídel (kompenzace za energie ztracená odpařováním) .
  • Větrný chlad : velmi zesílený endoterm, zrychlený rychlostí větru (tato rychlost a její predikce jsou pro horolezce nutné, například v meteorologii) . Princip této endotermie se používá při fungování psychrometru , zařízení pro měření vlhkosti . Rychlost vlhké zóny ve vzduchu umožňuje získat teplotní rozdíl, od kterého se odvodí vlhkost ve vzduchu.
  • Fyziologické chlazení nutné během úsilí (vítr a hmota) generované přirozeně a automaticky pocením . Existuje skutečná tepelná regulace těla odpařováním: pot . Je velmi efektivní, když osoba není pokryta, s výjimkou silného počasí (velmi vysoká vlhkost ) . Když je osoba zakryta, nedochází k odpařování při přímém kontaktu s tělem. Účinnost potu klesá, což způsobuje kapání potu bez velké tepelné účinnosti pro tělo.
  • Velmi brutální chlazení, které se používá v metalurgii pro kalení vodou, olejem (někdy se používá proud vzduchu).
  • Chlazení obráběcích nástrojů ( soustruh , frézka , bruska , vrták , kameny atd.): „Řezné oleje“ jsou skutečně vodné emulze : voda / tuk, trochu jako tekuté mýdlo.
  • Chlazení lahve vlažné vody na přímém slunci, pokud je pokryta vlhkým hadříkem.
  • Známé, složité, zdánlivě protichůdné, ale velmi nápadné ochlazení pozorované při vstupu z velmi chladného exteriéru s mokrými botami nebo rukavicemi, a ještě horší, pokud je zmrzlé. Citlivější, když je místnost horká a suchá.
  • Podobně, a zesílen v autě s nuceným vzduchem na botách, kvůli rychlosti tohoto vzduchu, pomocí aeraulického chladicího efektu. Tepelná izolace těchto bot (uvnitř) se poté náhle sníží na teplotu (a ne vysokou (před návratem mnohem později)). Ve skutečnosti dvojí fázová změna v tloušťce patky (tavení a odpařování) a na periferii, způsobuje velmi náhlé a bolestivé ochlazení na teplotu 0  ° C . Teplota, která se bude měnit jen velmi pomalu. Často je třeba zvážit řešení, tento fenomén je tak bolestivý: sejmutí těchto starých bot, zabalení nohou suchým ručníkem, výměna ponožek a obuvi, v horách, odevzdání rezervy v izolovaném vaku s topením .
  • Je to podobný fenomén pro terakotové květináče . Máme tendenci je samozřejmě používat k dočasné ochraně rostliny před mrazem v zahradě. Myšlenka je špatná, rostlina umírá téměř vždy. Vnitřní chlad je velmi intenzivní a ještě horší na začátku příchodu slunce. Ve skutečnosti odpařování vlhkosti, koncentrované v tomto porézním materiálu, způsobuje účinek tepelné izolace, která koncentruje frigories.
  • Poté, co prší, vystavte se větru nebo jděte na slunce, oblékněte si mokrý oděv; nebo obojí současně.
  • Plné dresy (který byl až do poloviny XX th století standardní) jako burkinis jsou ideální pro nachlazení. Řešením pro ty, kteří si nemohou obléknout nic jiného než „úplnou (obálku)“, je izotermický neopren .
• Sloučení :
  • Fáze fázových diagramů : nejběžnější je voda o teplotě 0  ° C , jejíž průměr vodní hmoty zůstává blízký této izotermě , pokud celková hmotnost nedosáhla pevného stavu (zmrzlého v ledu) ; teplota se udržuje přes studené vnější: příklad jezer, moře -1.9  ° C na slanost z 35  g / l . Příklad zaparkovaných automobilů, které nebyly zbaveny sněhu, a proto zůstávají izotermické.
  • Tající sníh na horkém čelním skle (zejména pro silné mokré sněžení) . V těchto případech se kontaktní plocha značně zvětší. Vločky, které poté reagují s „houbovým efektem“, udržují kapalnou fázi ve vločkách. Naopak, povrch krystalu je mnohem menší. To způsobí velký chladicí tok čelním sklem, poháněný endotermií fúze. Jako důkaz v tomto konkrétním případě je velmi obtížné odstranit mlhu uvnitř horkým větráním. Kanaďané nesmějí řídit s vrstvou starého sněhu na svém autě. Předpisy jim ukládají preventivní čištění před zahájením, pod pokutou pokuty.
  • Tání ledu a sněhu na silnicích v zimě, zejména pokud je způsobeno solením . Solení významně snižuje teplotu tání ledu ( eutektická směs ), ale také zvyšuje výměnné povrchy. Z tohoto důvodu je třeba se těmto solením vyhnout večer, noční chlazení by mohlo zesílení opětovného zmrazení zesílit. Vyluhovaná silnice a její sůl odstraněné by pak mohly znovu zmrazit, například zachycením vodní páry a reformováním ledu ( nazývaného černá ).
  • Rozmrazování zmrazených trubek je velmi problematické. V některých velmi běžných případech skutečná bolest hlavy, pokud jsou vyrobeny z PVC , PE nebo PER plastu , nebo také pokud jsou potaženy krycí vrstvou nebo zapuštěny. Podobně, pokud jde o ventily, kohouty, zkontrolujte ventily, které mají křehké těsnění. Ve skutečnosti může být šíření tepla nezbytného pro rozmrazování omezeno také velmi omezenou tepelnou vodivostí . Efekt krytu je také tam, aby se postavil proti tání.
• Protiklad, který se vyskytuje při nízké teplotě, obtížně analyzovatelný:
  • Jarní ochrana ovocných stromů pokropením profesionály. Mráz květin skutečně vymýtí roční sklizeň během několika sekund. Profesionálové s těmito riziky pečlivě a automaticky bojují tím, že je zalévají na začátku vegetace a období květu, během období mrazu . Tyto velmi krátké sekvence zmrazení za úsvitu mají často poměrně nízkou spotřebu vody. Proplachování automatických postřikovačů omezuje riziko rozbití zařízení v důsledku mrazu. Tato přímá tuhnutí vody na větvích způsobují absorpci okolních rostlin a udržují teplotu na izotermě zalednění, 0  ° C , v srdci těchto ledových gangů. Spouštěcí fázi lze provést pouze před průchodem na 0  ° C , protože postřik nejprve vyvolá pokles teploty, zejména v suchém a větrném počasí (vysoký počáteční odpařování během vzestupu vlhkoměru vzdušné hmoty). Tato technika vyžaduje distribuované a velmi spolehlivé vybavení, jako v umělé nivologii, umělém sněhu .

Endotermická chemická reakce

Teplo přivedené do hry během chemické reakce prováděné při konstantní teplotě a tlaku (bez elektrochemického sestavení článku) odpovídá změně funkce stavu entalpie  : ΔH. Tento energetický rozdíl, vyjádřený v kilojoulech na mol , může být:

• Pozitivní (endotermický);
• Negativní (exotermní);
• Žádné (atermické).

Endotermickou reakci lze napsat v následující podobě:

Reagenty + Energie → Produkty

Reakce je endotermická, když mají výchozí činidla silnější chemické vazby než u vytvořených produktů: energie musí být proto absorbována z prostředí, aby se vytvořily nové vazby.

Během endotermické chemické reakce musí být reaktanty neustále dodávány energií, aby reakce proběhla. Tepelná energie přivedená do hry během endotermické reakce je obvykle považována za pozitivní pro systém, který ji přijímá.

Reference

1. (in) "  endotermická reakce  " Kompendium chemického názvosloví [ "  Gold Book  "], IUPAC 1997, opravené verze on-line (2006), 2 th  ed.
2. (in) "  exotermní reakce  " Kompendium chemického názvosloví [ "  Gold Book  "], IUPAC 1997, opravené verze on-line (2006), 2 th  ed.

Související články

• Exotermická reakce
• Termochemie

externí odkazy

• Termochemie
• Chemická energie

<img src="https://fr.wikipedia.org/wiki/Special:CentralAutoLogin/start?type=1x1" alt="" title="" width="1" height="1" style="border: none; position: absolute;">