Diagramme d'énergie

Diagramme d'énergie qui montre la diminution de l'énergie d'activation par un catalyseur. Source: Emma Ambrogi, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons

Qu'est-ce qu'un diagramme d'énergie?

UN diagramme d'énergie C'est un graphique énergétique qui illustre le processus qui se produit tout au long d'une réaction. Les diagrammes d'énergie sont également définis comme la visualisation d'une configuration électronique en orbitales: chaque représentation est un électron d'une orbitale avec une flèche.

Par exemple, dans un diagramme d'énergie, les flèches qui pointent dans une direction supérieure représentent un électron avec un virage positif. À son tour, les flèches qui pointent sont responsables de représenter un électron avec un virage négatif.

Il existe deux types de diagrammes d'énergie. Les diagrammes de chimie thermodynamique ou organique, qui montrent la quantité d'énergie générée ou dépensée le long d'une réaction, à partir des éléments que les éléments se trouvent comme des réactifs, à travers un état de transition, vers les produits.

Et les diagrammes de chimie inorganiques, qui servent à démontrer des orbitales moléculaires, selon le niveau d'énergie que les atomes ont.

Caractéristiques des diagrammes d'énergie

- Ce sont des diagrammes spécialisés, qui nécessitent une préparation.

- Chaque représentation qui apparaît dans un diagramme est un électron d'orbital avec une flèche.

- Ils servent à mesurer divers états énergétiques (thermodynamique) de la matière, tels que le volume et la pression.

- Ils peuvent être utilisés dans la zone médicale, comme la physiologie cardiovasculaire, la physiologie respiratoire ou la physiologie thermodynamique.

- Ils constituent une aide pour la mesure de l'énergie produite par un élément et, par conséquent, ont une application en mécanique quantique, car ils présentent des niveaux d'énergie atomique.

Types de diagrammes d'énergie

Diagrammes thermodynamiques

Les diagrammes thermodynamiques sont utilisés pour représenter les états thermodynamiques d'une matière (généralement fluide) et les conséquences de la manipulation de ce matériau.

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Par exemple, un diagramme de température entropique peut être utilisé pour démontrer le comportement d'un liquide car il se transforme en compresseur.

Les diagrammes Sankey sont des diagrammes d'énergie dans lesquels l'épaisseur des flèches est représentée proportionnellement à la quantité de flux. 

Ce diagramme représente l'ensemble du flux d'énergie primaire d'une usine. L'épaisseur des bandes est directement proportionnelle à l'énergie de la production, de l'utilisation et des pertes.

Les sources d'énergie primaires sont le gaz, l'électricité et le charbon / pétrole, et représentent l'entrée d'énergie sur le côté gauche du diagramme.

Les dépenses énergétiques, le flux de matériaux au niveau régional ou national, et la répartition du coût d'un élément ou des services peuvent également être visualisées.

Ces diagrammes mettent l'accent visuel sur les grands transferts d'énergie ou les flux dans un système.

Et ils sont très utiles lors de la localisation des contributions dominantes dans un flux général. Souvent, ces diagrammes montrent des quantités conservées dans les limites d'un système défini.

Diagramme P-V

Il est utilisé pour décrire les changements correspondant aux mesures de volume et de pression dans le système. Ils sont couramment utilisés dans la thermodynamique, la physiologie cardiovasculaire et la physiologie respiratoire.

Les diagrammes P-V étaient à l'origine appelés indicateurs. Ils ont été développés au XVIIIe siècle comme outils pour comprendre l'efficacité des moteurs à vapeur.

Un diagramme P-V montre le changement de pression P par rapport au volume de V de certains processus ou processus.

Dans la thermodynamique, ces processus forment un cycle, de sorte que lorsque le cycle se termine, il n'y a pas de changement dans l'état du système, comme dans un appareil qui revient à sa pression et à sa volume initiaux.

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Diagramme T-S

Il est utilisé dans la thermodynamique pour visualiser des changements de température et d'entropie spécifiques pendant un processus ou un cycle thermodynamique.

Il est très utile et un outil très courant dans la région, en particulier parce qu'il aide à visualiser le transfert de chaleur pendant un processus.

Pour les processus réversibles ou idéaux, la zone sous la courbe T-S d'un processus est la chaleur transférée au système pendant ce processus.

Un processus isentropique est graphique comme une ligne verticale dans un diagramme T-S, tandis qu'un processus isotherme est graphique comme une ligne horizontale.

Diagrammes de chimie inorganique

Ils servent à représenter ou à schématiser les orbitales moléculaires liées aux atomes et à leur niveau d'énergie.

Diagramme d'énergie potentiel de l'ETA

Les différentes conformations de l'éthane n'ont pas la même énergie, car elles ont une répulsion électronique différente entre les hydrogènes.

Au fur et à mesure que la molécule tourne, à partir d'une conformation déjà alternée, la distance entre les atomes d'hydrogène des groupes méthyle particuliers commence à réduire. L'énergie potentielle de ce système augmentera jusqu'à ce qu'elle atteigne une conformation éclipsée.

Les différents types d'énergie peuvent être représentés graphiquement entre diverses conformations. Dans le diagramme d'éthane, il est observé à quel point les conformations éclipsées sont l'énergie maximale. D'un autre côté, les suppléants seraient le minimum.

Exemples de diagrammes d'énergie

Diagramme T-S

Un diagramme T-S

Diagramme P-V

Diagramme P-V. Source: JoseaSorrentino, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons

C'est un diagramme P-V du n-butane.

Diagramme Etan

Diagramme Etan. Source: Kministi, Wikimedia Commons

Ce diagramme montre les projections de Newman des conformations de l'ETA et leurs différences d'énergie relatives (pas les énergies totales). Lorsque l'éthane tourne autour de l'une de ses liaisons covalentes, ces conformations sont formées. L'angle de torsion / dièdre est indiqué sur l'axe x.

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R: Escoado / B: éclipsé

Les références

1. Diagramme T-S. Récupéré de.Wikipédia.org
2. Diagramme de Sankey. Récupéré de.Wikipédia.org