什么是化学势能(Potential Chemical Energy)?

化学势能是储存在物质中的能量,可以通过化学反应释放出来。这种能量可以来自于原子或分子的结合,也可以来自分子的分裂。它以热、光或两者的形式释放出来。通常需要某种类型的触发器来释放势能,但这个触发器可能是简单到...
化学势能是储存在物质中的能量,可以通过化学反应释放出来。这种能量可以来自于原子或分子的结合,也可以来自分子的分裂。它以热、光或两者的形式释放出来。通常需要某种类型的触发器来释放势能,但这个触发器可能是简单到只需将两种材料混合在一起,例如将高活性金属钾与水混合,就会产生非常强烈的反应,释放出大量的热量。炸药会很快释放出其潜在的化学能,导致爆炸。原子间键合的形成和断裂是所有潜在化学能的来源。根据这些键的强度,储存的能量会有所不同。非常强的键存储少量的能量,而弱键存储的能量更大。强键非常稳定,需要额外的能量来断裂,这意味着断开时释放的能量较少。反之亦然对于弱键来说也是如此,因此它们只需要很少的附加能量就可以打破并释放出大量的能量。这种潜在的化学能原理是我们使用世界上许多能源的基础。碳氢燃料,也被称为化石燃料,如煤、石油及其精炼衍生物,含有大量的化学势能。当燃烧时,这些物质的分子与氧结合。这会导致分子中某些原子之间的某些分子键断裂,当氧原子并入分子结构时,形成其他原子,一种被称为氧化的过程,其结果是以热和光的形式释放出潜在的化学能,尤其是热,它被用来驱动机器并转化为电能储能用标准国际单位(SI)表示,兆焦每千克(Mj/kg),一种物质中储存的能量相对于一定质量的量称为能量密度。这就可以比较一种物质与另一种物质中潜在的化学能的质量。这种能量可能以不同的方式释放。对于化石燃料,它通常是通过燃烧释放出来的。对于像食物这样的物质,它是在人体的新陈代谢过程中释放出来的,这种代谢过程在化学上与燃烧相同,但速度要慢得多,而且控制得很快。炸药和硝化甘油等爆炸物释放出的化学能非常快,从而使它们具有爆炸性性质。大多数炸药的潜在化学能(以质量计)相对较低,即使与糖等物质相比,但它们的化学性质允许这种能量几乎瞬间释放出来。例如,硝化甘油含有6.5兆焦耳/千克,生甘蔗含19兆焦耳/千克。
  • 发表于 2020-09-06 21:25
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  • 分类:科学教育

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