Was ist ein Energiediagramm? (mit Beispielen)
Ein Energiediagramm ist ein Energiediagramm, das den Prozess darstellt, der während einer Reaktion abläuft. Energiediagramme können auch als Visualisierung einer elektronischen Konfiguration in Orbitalen definiert werden. Jede Darstellung ist ein Elektron eines Orbitals mit einem Pfeil.
Beispielsweise repräsentieren in einem energetischen Diagramm die Pfeile, die in die übergeordnete Richtung zeigen, ein Elektron mit einer positiven Wendung. Die nach unten weisenden Pfeile sind wiederum für die Darstellung eines Elektrons mit negativem Spin verantwortlich.
Es gibt zwei Arten von Energiediagrammen. Die Diagramme der thermodynamischen oder organischen Chemie, die die während einer Reaktion erzeugte oder verbrauchte Energiemenge zeigen; Ausgehend von den Elementen sind sie so reaktiv, dass sie einen Übergangszustand zu den Produkten durchlaufen.
Und die Diagramme der anorganischen Chemie, die dazu dienen, die Molekülorbitale nach dem Energieniveau der Atome zu demonstrieren.
Arten von Energiediagrammen
Thermodynamische Diagramme
Thermodynamische Diagramme sind Diagramme, die die thermodynamischen Zustände eines Materials (normalerweise Flüssigkeiten) und die Folgen des Umgangs mit diesem Material darstellen.
Beispielsweise kann ein Entropietemperaturdiagramm verwendet werden, um das Verhalten eines Fluids zu demonstrieren, wenn es sich durch einen Kompressor ändert.
Sankey-Diagramm
Sankey-Diagramme sind Energiediagramme, in denen die Dicke der Pfeile proportional zur Durchflussmenge dargestellt ist. Ein Beispiel kann wie folgt dargestellt werden:
Dieses Diagramm zeigt den gesamten Primärenergiefluss einer Fabrik. Die Dicke der Bänder ist direkt proportional zur Produktions-, Nutzungs- und Verlustenergie.
Die primären Energiequellen sind Gas, Elektrizität und Kohle / Öl und stellen den Energieeintrag auf der linken Seite des Diagramms dar.
Sie können auch die Energiekosten, den Materialfluss auf regionaler oder nationaler Ebene und die Aufschlüsselung der Kosten eines Artikels oder einer Dienstleistung anzeigen.
Diese Diagramme legen einen visuellen Schwerpunkt auf große Energieübertragungen oder -flüsse innerhalb eines Systems.
Und sie sind sehr nützlich, wenn es darum geht, dominante Beiträge in einem allgemeinen Fluss zu lokalisieren. Oft zeigen diese Diagramme konservierte Größen innerhalb der Grenzen eines definierten Systems.
PV-Diagramm
Hiermit werden Änderungen beschrieben, die Volumen- und Druckmessungen im System entsprechen. Sie werden häufig in der Thermodynamik, Herz-Kreislauf-Physiologie und Atmungsphysiologie eingesetzt.
Die PV-Diagramme wurden ursprünglich Indikatordiagramme genannt. Sie wurden im 18. Jahrhundert entwickelt, um die Effizienz von Dampfmaschinen zu verstehen.
Ein PV-Diagramm zeigt die Änderung des Drucks P in Bezug auf das Volumen von V einiger Prozesse.
In der Thermodynamik bilden diese Prozesse einen Kreislauf, so dass sich nach Beendigung des Kreislaufs der Zustand des Systems nicht ändert. wie zum Beispiel in einer Vorrichtung, die zu ihrem anfänglichen Druck und Volumen zurückkehrt.
Die Abbildung zeigt die Eigenschaften eines typischen PV-Diagramms. Eine Reihe von Aufzählungszuständen (von 1 bis 4) kann beobachtet werden.
Der Weg zwischen den einzelnen Zuständen besteht aus einem Prozess (A bis D), der den Druck oder das Volumen des Systems (oder beides) ändert.
TS-Diagramm
Es wird in der Thermodynamik verwendet, um Änderungen der Temperatur und der spezifischen Entropie während eines thermodynamischen Prozesses oder Zyklus zu visualisieren.
Es ist sehr nützlich und ein weit verbreitetes Werkzeug in diesem Bereich, insbesondere weil es dabei hilft, die Wärmeübertragung während eines Prozesses zu visualisieren.
Bei reversiblen oder idealen Prozessen ist die Fläche unter der TS-Kurve eines Prozesses die Wärme, die während dieses Prozesses auf das System übertragen wird.
Ein isentropischer Prozess ist in einem TS-Diagramm als vertikale Linie dargestellt, während ein isothermer Prozess als horizontale Linie dargestellt ist.
Dieses Beispiel zeigt einen thermodynamischen Zyklus, der bei einer heißen Speichertemperatur Tc und einer kalten Speichertemperatur Tc stattfindet. In einem reversiblen Prozess ist der rote Bereich Qc die Energiemenge, die zwischen dem System und dem Kältespeicher ausgetauscht wird.
Der leere Bereich W ist die Menge an Energiearbeit, die zwischen dem System und dessen Umgebung ausgetauscht wird. Die zwischen dem heißen Tank ausgetauschte Wärmemenge Qh ist die Summe der beiden.
Wenn sich der Zyklus nach rechts bewegt, bedeutet dies, dass es sich um eine Wärmekraftmaschine handelt, die Arbeit freigibt. Wenn sich der Zyklus in die entgegengesetzte Richtung bewegt, empfängt eine Wärmepumpe Arbeit und transportiert die Wärme Qh vom kalten zum heißen Speicher.
Diagramme der anorganischen Chemie
Sie dienen dazu, die mit Atomen verbundenen Molekülorbitale und deren Energieniveau darzustellen oder zu skizzieren.
Diagramm der potenziellen Ethanenergie
Die verschiedenen Konformationen von Ethan werden nicht die gleiche Energie haben, da sie eine unterschiedliche elektronische Abstoßung zwischen Wasserstoffatomen haben.
Wenn das Molekül gedreht wird, beginnt sich ausgehend von einer alternierenden Konformation der Abstand zwischen den Wasserstoffatomen der bestimmten Methylgruppen zu verringern. Die potentielle Energie dieses Systems wird zunehmen, bis es eine verdunkelte Konformation erreicht
Die verschiedenen Energietypen können in den verschiedenen Konformationen grafisch dargestellt werden. Im Diagramm des Ethans wird beobachtet, wie die verdunkelten Konformationen die Energiemaxima sind; Auf der anderen Seite wären die Alternativen die Minima.
In diesem Ethan-Potentialenergiediagramm gehen wir von einer verdunkelten Konformation aus. Dann drehen sie sich von 60 ° auf 60 °, bis sie 360 ° durchlaufen.
Die verschiedenen Konformationen können nach Energie klassifiziert werden. Zum Beispiel haben die alternativen 1, 3 und fünf die gleiche Energie (0). Andererseits haben die Konformationen 2, 4 und 6 infolge der Wasserstoffgasfinsternis mehr Energie
