O que é um diagrama de energia? (com exemplos) - Ciência - 2023

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UMA diagrama de energia é um gráfico de energia que ilustra o processo que ocorre ao longo de uma reação. Os diagramas de energia também podem ser definidos como a visualização de uma configuração eletrônica em orbitais; cada representação é um elétron de um orbital com uma seta.

Por exemplo, em um diagrama de energia, as setas apontando para cima representam um elétron com um spin positivo. Por sua vez, as setas apontando para baixo são responsáveis por representar um elétron com spin negativo.

Existem dois tipos de diagramas de energia. Os diagramas da termodinâmica ou química orgânica, que mostram a quantidade de energia gerada ou gasta durante uma reação; partindo dos elementos sendo reativos, passando por um estado de transição, até os produtos.

E diagramas de química inorgânica, que servem para demonstrar orbitais moleculares de acordo com o nível de energia dos átomos.

Tipos de diagramas de energia

Diagramas termodinâmicos

Os diagramas termodinâmicos são diagramas usados para representar os estados termodinâmicos de uma matéria (normalmente fluidos) e as consequências do manuseio desse material.

Por exemplo, um diagrama de temperatura entrópico pode ser usado para demonstrar o comportamento de um fluido conforme ele muda através de um compressor.

Os diagramas de Sankey são diagramas de energia nos quais a espessura das setas é mostrada proporcionalmente à quantidade de fluxo. Um exemplo pode ser ilustrado da seguinte forma:

Este diagrama representa todo o fluxo primário de energia em uma fábrica. A espessura das correias é diretamente proporcional à energia de produção, uso e perdas.

As fontes primárias de energia são gás, eletricidade e carvão / óleo e representam a entrada de energia no lado esquerdo do diagrama.

Você também pode visualizar as despesas de energia, o fluxo de materiais em nível regional ou nacional e a divisão do custo de um item ou serviços.

Esses diagramas colocam uma ênfase visual em grandes transferências ou fluxos de energia dentro de um sistema.

E são muito úteis para localizar contribuições dominantes em um fluxo geral. Esses diagramas geralmente mostram quantidades conservadas dentro dos limites de um sistema definido.

Diagrama P-V

É usado para descrever as alterações correspondentes às medições de volume e pressão no sistema. Eles são comumente usados em termodinâmica, fisiologia cardiovascular e fisiologia respiratória.

Os diagramas P-V eram originalmente chamados de diagramas indicadores. Eles foram desenvolvidos no século 18 como ferramentas para entender a eficiência dos motores a vapor.

Um diagrama P-V mostra a mudança na pressão P em relação ao volume de V de algum processo ou processos.

Em termodinâmica, esses processos formam um ciclo, de modo que, quando o ciclo se completa, não há mudança no estado do sistema; como, por exemplo, em um aparelho que retorna à sua pressão e volume iniciais.

A figura mostra as características de um diagrama P-V típico. Uma série de estados numerados (1 a 4) pode ser observada.

O caminho entre cada estado consiste em algum processo (A a D) que altera a pressão ou o volume do sistema (OU ambos).

Diagrama T-S

É usado em termodinâmica para visualizar mudanças na temperatura e entropia específica durante um processo ou ciclo termodinâmico.

É muito útil e uma ferramenta muito comum na área, principalmente porque ajuda a visualizar a transferência de calor durante um processo.

Para processos reversíveis ou ideais, a área sob a curva T-S de um processo é o calor transferido para o sistema durante esse processo.

Um processo isentrópico é representado graficamente como uma linha vertical em um diagrama T-S, enquanto um processo isotérmico é representado graficamente como uma linha horizontal.

Este exemplo mostra um ciclo termodinâmico que ocorre em uma temperatura de tanque quente Tc e em uma temperatura de tanque fria Tc. Em um processo reversível, a área vermelha Qc é a quantidade de energia trocada entre o sistema e o reservatório de frio.

A área em branco W é a quantidade de trabalho de energia trocada entre o sistema e seus arredores. A quantidade de calor Qh trocada entre o tanque quente é a soma dos dois.

Se o ciclo se mover para a direita, significa que é uma máquina térmica que libera trabalho. Se o ciclo se move na direção oposta, é uma bomba de calor que recebe trabalho e move o calor Qh do tanque frio para o tanque quente.

Diagramas de Química Inorgânica

Eles servem para representar ou esquematizar os orbitais moleculares relacionados aos átomos e seu nível de energia.

Diagrama de energia potencial de etano

As diferentes conformações de etano não terão a mesma energia, pois possuem uma repulsão eletrônica diferente entre os hidrogênios.

À medida que a molécula é girada, partindo de uma conformação já alternada, a distância entre os átomos de hidrogênio dos grupos metil específicos começa a diminuir. A energia potencial desse sistema aumentará até atingir uma conformação eclipsada

Os diferentes tipos de energia entre as várias conformações podem ser representados graficamente. No diagrama do etano observa-se como as conformações eclipsadas são a energia máxima; por outro lado, os suplentes seriam os mínimos.

Neste diagrama de energia potencial, o etano começa a partir de uma conformação eclipsada. Em seguida, eles estão girando de 60 ° a 60 ° até que o 360 ° seja coberto.

As diferentes conformações podem ser classificadas de acordo com a energia. Por exemplo, as alternativas 1,3 e 5 têm a mesma energia (0). Por outro lado, as conformações 2,4 e 6 terão mais energia como consequência do eclipse hidrogênio-hidrogênio.

Referências

Diagrama de volume de pressão. Recuperado de wikipedia.org
Diagrama T-S. Recuperado de wikipedia.org
Diagrama de Sankey. Recuperado de wikipedia.org
Diagramas de energia potencial. (2009). Recuperado de quimicaorganica.net