Endoterm reaksjon

I termodynamikk blir endotermiske reaksjoner referert til som fysiske eller kjemiske prosesser som forbruker varme . Varme er en uordnet form for energi . I en endotermisk kjemisk reaksjon er energien gitt av dannelsen av kjemiske bindinger i reaksjonsproduktene mindre enn energien som kreves for å bryte bindingene i reaktantene .

Liste over endotermiske fenomener

• Faseoverganger (tilstand av materie) (damp, fast, flytende);
  • Overganger fra væske til gass ( fordampning ): per enhetsmasse kalles den totale varmen som er nødvendig for endring av tilstand ved et gitt trykk massens latente fordampningsvarme ;
  • Overganger fra fast til væske ( fusjon ): per masseenhet kalles den totale varmen som er nødvendig for endring av tilstanden ved et gitt trykk massens latente fusjonsvarme ;
  • Overganger fra fast til gass ( sublimering );
• Gassavslapping
• Visse oppløsninger av løsemiddel i løsemiddel;
• Desorpsjon av en gass;
• Visse kjemiske nedbrytningsreaksjoner ;

Illustrasjoner av endotermiske fenomener listet opp ovenfor

• Ekspansjon av gass:
  • Frysing av forgassere av LPG , bensin og parafinmotorer på fly. Fenomenet er knyttet til en dobbelt lokalisert endoterm: den av delvis fordampning av drivstoffet og ekspansjonen i forbrenningsluftinntaket , knyttet til trykkfallet , hovedsakelig filtrering (spesielt når filteret er støvete, også når det er kaldt, også i høyde ved å senke det mettede damptrykket til drivstoffet) (dette er mindre vanlig med en turbolader ) (produsenter installerer ofte termostatformede forvarmere på forgasserføttene) .
  • Frysing av regulatorer : de av flytende petroleumsgass ( propan , butan , etc.), de for dykker under vann i polarsoner, etc.
• Fordamping :
  • Stadier av fasediagrammene , som er relatert til alle rene stoffer, kvasi-rene stoffer og også legeringer. Det vanligste eksemplet på disse lagrene er at på 100  ° C , isotermen for koking av vannet ved atmosfæretrykket . Til tross for kontinuerlig varmeinngang forblir temperaturen på det oppvarmede vannet stabil. Dette er på grunn av den endotermiske karakteren av den gradvise fordampningen.
  • Disse termiske trinnene er for eksempel grunnlaget for den enkleste, mest praktiske og effektive matlagingen, matlaging i buljong . Denne anvendeligheten av 100 ° C isotermen er det primære grunnlaget for rustikk matlaging på kjøkkenet.
  • Et annet lite eksempel for koking av vann, mer forseggjort og brukt i prosessene, kjent for flertallet rundt 1960 , trykkokere for deres veldig praktiske nivåer på 120  ° C (gjennomsnitt av disse enhetene) . De er ideelle enheter for for eksempel: dampsterilisering , pasteurisering , tapping av ferdigretter osv.
  • Matlaging av mat i ovnen: de forårsaker mye fordampning (derfor endotermiske effekter som begrenser penetrering av kokevarme til kjernen) , det er også her reglene for kvasi-proporsjonalitet av koketider til massene av kokt mat (kompensasjon for energi tapt ved fordampning) .
  • Vindkjøling : en veldig forsterket endoterm, akselerert av vindens hastighet (denne hastigheten og dens prediksjon er nødvendig, for eksempel i meteorologi, for fjellklatreren) . Prinsippet for denne endotermien brukes i funksjonen til psykrometeret , et apparat som måler fuktighet . Hastigheten til den fuktige sonen i luften gjør det mulig å oppnå en temperaturforskjell som fuktigheten i denne luften trekkes fra.
  • Fysiologisk avkjøling er nødvendig under innsatsen (vind og masse) som genereres naturlig og automatisk ved svetting . Det er en reell termisk regulering av kroppen ved fordampning: svette . Det er veldig effektivt når personen ikke er tildekket, bortsett fra i tungt vær (veldig høy luftfuktighet ) . Når personen er tildekket, er det ingen fordampning ved direkte kontakt med kroppen. Svetteeffektiviteten synker, og forårsaker drypp av svette med lite termisk effektivitet for kroppen.
  • Svært brutal kjøling, brukt i metallurgi for å slukke operasjoner med vann, olje (luftstråle brukes noen ganger).
  • Kjøling av maskineringsverktøy ( dreiebenk , fresemaskin , kvern , bor , steiner osv.): "Skjæreoljer" er faktisk vandige emulsjoner : vann / fett, litt som flytende såpe.
  • Avkjøling av en flaske lunkent vann mens den er i direkte sollys, hvis den er dekket med en fuktig klut.
  • En kjent, kompleks, tilsynelatende motstridende, men veldig merkbar nedkjøling observert når man kommer inn fra et veldig kaldt eksteriør med våte sko eller hansker, og enda verre hvis den er frossen. Mer følsom når rommet er varmt og tørt.
  • Likeledes, og forsterket i en bil med tvungen luft på skoene, på grunn av denne luftens hastighet, av aeraulisk kjøleeffekt. Den termiske innhegningen til disse skoene (innsiden) senkes plutselig i temperatur (og ikke høy, (før du går opp igjen mye senere)). Faktisk er den doble faseendring i tykkelsen av skoen (smelting og fordampning) og i periferien, bevirker en meget brå og smertefull avkjøling til 0  ° C . Temperatur som bare vil endre seg veldig sakte. Løsninger må ofte vurderes, dette fenomenet er så smertefullt: å fjerne disse gamle skoene, pakke føttene inn i et tørt håndkle, bytte sokker og sko, i fjellet, legg reservedelene i en isolert pose med varmeapparat .
  • Det er et lignende fenomen for terrakottapotter . Vi pleier selvfølgelig å bruke dem til midlertidig å beskytte en plante mot frost i hagen. Ideen er dårlig, planten dør nesten hver gang. Den indre kulden er veldig intens, og enda verre i begynnelsen av solens ankomst. Fordamping av fuktighet, konsentrert i dette porøse materialet, forårsaker faktisk en termisk inneslutningseffekt som konsentrerer frigories.
  • Ta på deg et vått plagg etter at det har regnet, utsett deg for vinden eller gå ut i solen; eller begge deler samtidig.
  • Den fulle jerseys (som var til midten av XX th århundre standard) som burkinis er perfekt for å fange kaldt. Løsningen for de som ikke kan legge noe annet enn en "full (cover)" for å bade, det er den isotermiske våtdrakten .
• Fusjon :
  • Stadier av fasediagrammer : den vanligste er den for vann ved 0  ° C , hvor gjennomsnittet av vannmassen forblir nær denne isotermen så lenge den totale massen ikke har nådd fast tilstand (frossen i is) ; temperatur opprettholdt til tross for kulde ute: eksempel på innsjøer, hav -1,9  ° C for en saltinnhold på 35  g / l . Eksempel på parkerte biler som ikke er ryddet for snø, og derfor forblir isotermiske.
  • Smeltende snø på en varm frontrute (spesielt for kraftig våt-snøfall) . I disse tilfellene økes kontaktflaten kraftig. Flakene, som deretter reagerer med en "svampeffekt", holder en flytende fase i flak. Motsatt er krystalloverflaten mye mindre. Dette fører til en stor kjølevæske gjennom frontruten, drevet av endotermien av fusjonen. Som bevis i dette spesifikke tilfellet er tåken inne veldig vanskelig å fjerne ved varm ventilasjon. Kanadiere har ikke lov til å kjøre med et lag gammel snø på bilen sin. Regelverket krever at de må ha forebyggende rengjøring før de begynner, på grunn av bøter.
  • Smelting av is og snø på veiene om vinteren, spesielt når det er forårsaket av salting . Salting senker smeltetemperaturen til is ( eutektisk blanding ) betydelig , men øker også utvekslingsflatene. Av denne grunn må disse saltoperasjonene unngås om kvelden, nattkjøling kan forsterke frysingen. Den utvaskede veien og saltet fjernet, kan deretter fryse på nytt, for eksempel ved å fange vanndamp, reformere is ( kalt svart ).
  • Tining av frosne rør er veldig problematisk. I noen svært vanlige tilfeller, en virkelig hodepine, når de er laget av PVC , PE eller PER- plast , eller også når de er belagt med et belegg eller innebygd. På samme måte, når det gjelder ventiler, kraner, tilbakeslagsventiler som har skjøre pakninger. Faktisk kan forplantningen av varmen som er nødvendig for tining også bli hindret av en svært begrenset varmeledningsevne . Innkapslingseffekten er også der for å motvirke tinen.
• Moteksempel som oppstår ved lav temperatur, vanskelig å analysere:
  • Vårbeskyttelse av frukttrær ved dryssing av fagfolk. Faktisk utrydder blomstens frost en årlig høst på få sekunder. Fagfolk bekjemper nøye og automatisk disse risikoene ved å vanne dem i begynnelsen av vegetasjonen og blomstringsperioden, i perioder med frost . Ofte har disse veldig korte frysesekvensene ved daggry et ganske lavt vannforbruk. Rensing av automatiske sprinklere begrenser risikoen for utstyrsbrudd på grunn av frost. Disse direkte størkningene av vann på grenene forårsaker absorpsjon av de omkringliggende frigikkene og holder temperaturen ved isotermisen, 0  ° C , i hjertet av disse isgangene. Oppstartsfasen kan bare gjøres før passasjen ned til 0  ° C , fordi sprøytingen først utløser et fall i temperaturen, spesielt i tørt og vindfullt vær (høy første fordampning under økningen av luftmassens hygrometri). Denne teknikken krever distribuert og veldig pålitelig instrumentering, som i kunstig nivologi, kunstig snø .

Endotermisk kjemisk reaksjon

Varmen som spilles inn under en kjemisk reaksjon utført ved konstant temperatur og trykk (uten elektrokjemisk montering av cellen) tilsvarer variasjonen i entalpi- tilstandsfunksjonen  : ΔH. Denne energiforskjellen, uttrykt i kilojoules per mol , kan være:

• Positiv (endoterm);
• Negativ (eksoterm);
• Ingen (atmisk).

En endoterm reaksjon kan skrives i følgende form:

Reagenser + Energi → Produkter

En reaksjon er endoterm når startreagensene har sterkere kjemiske bindinger enn de dannede produktene: energi må derfor absorberes fra omgivelsene for å skape de nye bindinger.

Under en endoterm kjemisk reaksjon, må reaktantene tilføres konstant energi for at reaksjonen skal finne sted. Varmeenergien som spilles inn under en endoterm reaksjon, anses som konvensjon å være positiv for systemet som mottar den.

Referanser

1. (i) "  endoterm reaksjon  " Compendium of Chemical Terminologi [ "  Gold Book  "], IUPAC 1997, korrigert versjon på nettet (2006-), 2 th  ed.
2. (i) "  eksoterm reaksjon  " Compendium of Chemical Terminology [ "  Gold Book  "], IUPAC 1997, korrigert versjon på nettet (2006-), 2 th  ed.

Relaterte artikler

• Eksoterm reaksjon
• Termokjemi

Eksterne linker

• Termokjemi
• Kjemisk energi

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