Эндотермический процесс

Эндотермический процесс — это химический или физический процесс, который поглощает тепло из окружающей среды. ^[1] С точки зрения термодинамики и термохимии , это термодинамический процесс с увеличением энтальпии H $($ или внутренней энергии $U$ ) системы. ^[2] В эндотермическом процессе тепло, которое поглощает система, представляет собой передачу тепловой энергии в систему. Таким образом, эндотермическая реакция обычно приводит к повышению температуры системы и понижению температуры окружающей среды. ^[1]

Этот термин был придуман французским химиком XIX века Марселленом Бертло . ^[3] Термин «эндотермический» происходит от греческого ἔνδον ( endon ), означающего «внутри», и θερμ- ( therm ), означающего «горячий» или «теплый». ^[4]

Эндотермический процесс может представлять собой химический процесс, например растворение нитрата аммония ( NH ₄ NO ₃ ) в воде ( H ₂ O ), или физический процесс, например таяние кубиков льда . ^[5]

Противоположностью эндотермического процесса является экзотермический процесс , который высвобождает или «отдает» энергию, обычно в форме тепла, а иногда и в виде электрической энергии . ^[1] Таким образом, эндо в эндотермическом языке относится к поступающей энергии или теплу, а экзо в экзотермическом относится к выходу энергии или тепла. В каждом термине (эндотермическом и экзотермическом) приставка указывает на то, куда уходит тепло (или электрическая энергия) во время процесса. ^[6]

По химии

Образование тиоцианата бария из тиоцианата аммония и гидроксида бария настолько эндотермично, что может заморозить химический стакан до влажного пенополистирола.

За счет разрыва и образования связей в ходе различных процессов (изменения состояния, химических реакций) обычно происходит изменение энергии. Если энергия образующихся связей больше энергии разрывающихся связей, то выделяется энергия. Это известно как экзотермическая реакция. Однако, если для разрыва связей требуется больше энергии, чем высвобождаемая энергия, энергия потребляется. Следовательно, это эндотермическая реакция . ^[7]

Подробности

Может ли процесс происходить самопроизвольно, зависит не только от изменения энтальпии , но также от изменения энтропии ( $∆ S$ ) и абсолютной температуры $T.$ Если процесс является самопроизвольным процессом при определенной температуре, продукты имеют более низкую свободную энергию Гиббса $G = H - TS$ , чем реагенты ( экзергонический процесс ), ^[2], даже если энтальпия продуктов выше. Таким образом, эндотермический процесс обычно требует благоприятного увеличения энтропии ( $∆ S > 0$ ) в системе, которое преодолевает неблагоприятное увеличение энтальпии, так что $∆ G < 0$ . Хотя эндотермические фазовые переходы в более неупорядоченные состояния с более высокой энтропией, например плавление и испарение, являются обычным явлением, спонтанные химические процессы при умеренных температурах редко бывают эндотермическими. ^[8] Увеличение энтальпии $∆ H ≫ 0$ в гипотетическом сильно эндотермическом процессе обычно приводит к $∆ G = ∆ H - T ∆ S > 0$ , что означает, что процесс не произойдет (если только он не обусловлен электрической или фотонной энергией). Примером эндотермического и экзергонического процесса является

{\ce {C6H12O6 + 6 H2O -> 12 H2 + 6 CO2}}

\Delta _{r}H^{\circ }=+627\ {\text{кДж/моль}},\quad \Delta _{r}G^{\circ }=-31\ {\text {кДж/моль}}

Примеры

Испарение
Сублимация
Крекинг алканов
Термическое разложение
Гидролиз
Нуклеосинтез элементов тяжелее никеля в ядрах звезд ^[9]
Нейтроны высоких энергий могут производить тритий из лития-7 в эндотермическом процессе, потребляя 2,466 МэВ . Это было обнаружено, когда ядерное испытание в замке Браво в 1954 году дало неожиданно высокую мощность. ^[10]
Ядерный синтез элементов тяжелее железа в сверхновых ^[11]
Совместное растворение гидроксида бария и хлорида аммония.
Растворение лимонной кислоты и пищевой соды ^[12]

Различие между эндотермическими и эндотермическими

Термины «эндотермический» и «эндотермический» произошли от греческого ἔνδον endon «внутри» и θέρμη thermē «тепло», но в зависимости от контекста они могут иметь очень разные значения.

В физике термодинамика применяется к процессам, включающим систему и ее окружение, а термин «эндотермический» используется для описания реакции, в которой энергия поглощается системой «(внутри)» (в отличие от «экзотермической» реакции, которая высвобождает энергия «наружу»). ^[13]^[14]

В биологии терморегуляция — это способность организма поддерживать температуру своего тела, а термин « эндотермный » относится к организму, который может делать это «изнутри», используя тепло, выделяемое внутренними функциями организма (в отличие от « эктотермного организма »). «, который опирается на внешние источники тепла из окружающей среды) для поддержания адекватной температуры. ^[15]

Внешние ссылки