Τι είναι η πιθανή χημική ενέργεια;

Η πιθανή χημική ενέργεια είναι ενέργεια αποθηκευμένη σε ένα υλικό που μπορεί να απελευθερωθεί μέσω χημικής αντίδρασης.Αυτή η ενέργεια μπορεί να προέρχεται από το συνδυασμό ατόμων ή μορίων ή από το σπάσιμο των μορίων.Απελευθερώνεται με τη μορφή θερμότητας, φωτός ή και των δύο.Συνήθως κάποιος τύπος σκανδάλης είναι απαραίτητος για την απελευθέρωση πιθανής ενέργειας, αλλά αυτή η σκανδάλη μπορεί να είναι τόσο απλή όσο η ανάμειξη δύο υλικών μαζί, όπως η προσθήκη του εξαιρετικά αντιδραστικού μετάλλου, του καλίου, με το νερό, με αποτέλεσμα μια πολύ ισχυρή αντίδραση που απελευθερώνει πολύθερμότητας.

Ο σχηματισμός και το σπάσιμο των δεσμών μεταξύ των ατόμων είναι η πηγή όλων των δυνητικών χημικών ενέργειας.Ανάλογα με τη δύναμη αυτών των ομολόγων, η ποσότητα της αποθηκευμένης ενέργειας θα ποικίλει.Πολύ ισχυροί δεσμοί αποθηκεύουν μια μικρή ποσότητα ενέργειας και οι αδύναμοι ομόλογοι αποθηκεύουν μεγαλύτερες ποσότητες.Οι ισχυροί δεσμοί είναι πολύ σταθεροί και απαιτούν πρόσθετη ενέργεια για να σπάσουν, πράγμα που σημαίνει ότι η λιγότερη ενέργεια απελευθερώνεται όταν σπάσει.Το αντίθετο ισχύει για τους αδύναμους δεσμούς, οπότε απαιτούν λίγη προστιθέμενη ενέργεια ως σκανδάλη για να σπάσει και να απελευθερώσει μεγάλη ενέργεια.

Αυτή η αρχή της δυνητικής χημικής ενέργειας αποτελεί τη βάση για τη χρήση πολλών από τις παγκόσμιες πηγές ενέργειας.Τα καύσιμα υδρογονανθράκων, γνωστά και ως ορυκτά καύσιμα, όπως ο άνθρακας, το πετρέλαιο και τα εκλεπτυσμένα παράγωγά του, περιέχουν πολύ μεγάλες ποσότητες πιθανής χημικής ενέργειας.Όταν καίγονται, τα μόρια αυτών των ουσιών συνδυάζονται με οξυγόνο.Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη θραύση μερικών από τους μοριακούς δεσμούς μεταξύ ορισμένων ατόμων στα μόρια και του σχηματισμού άλλων ως ατόμων οξυγόνου ενσωματώνονται στη μοριακή δομή, μια διαδικασία γνωστή ως οξείδωση.Το αποτέλεσμα είναι η απελευθέρωση δυνητικής χημικής ενέργειας με τη μορφή θερμότητας και φωτός, αλλά ιδιαίτερα θερμότητα, η οποία χρησιμοποιείται και χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία μηχανών και μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια.

Η αποθηκευμένη ενέργεια εκφράζεται σε πρότυπες διεθνείς μονάδες (SI) Megajoules ανά ανάχιλιόγραμμο (MJ/kg) και η ποσότητα ενέργειας που αποθηκεύεται σε μια ουσία σε σχέση με μια δεδομένη μάζα ονομάζεται ενεργειακή πυκνότητα.Αυτό επιτρέπει τη σύγκριση της ποσότητας της πιθανής χημικής ενέργειας που αποθηκεύεται σε μία ουσία σε μια άλλη από τη μάζα.Αυτός ο τύπος ενέργειας μπορεί να απελευθερωθεί με διαφορετικούς τρόπους.Για τα ορυκτά καύσιμα, συνήθως απελευθερώνεται με καύση.Για ουσίες όπως τα τρόφιμα, απελευθερώνεται κατά τη διάρκεια των μεταβολικών διεργασιών του σώματος, οι οποίες είναι χημικά ταυτόσημες με την καύση, αλλά πραγματοποιούνται πολύ πιο αργό και ελεγχόμενο ρυθμό.

Εκρηκτικά όπως η δυναμίτη και η νιτρογλυκερίνη απελευθερώνουν την πιθανή χημική τους ενέργεια πολύ γρήγορα, γεγονός που τους δίνει τις εκρηκτικές τους ιδιότητες.Τα περισσότερα εκρηκτικά έχουν σχετικά χαμηλή ποσότητα πιθανής χημικής ενέργειας με μάζα, ακόμη και σε σύγκριση με πράγματα όπως η ζάχαρη, αλλά οι χημικές τους ιδιότητες επιτρέπουν την απελευθέρωση αυτής της ενέργειας σχεδόν στιγμιαία.Για παράδειγμα, η νιτρογλυκερίνη περιέχει 6,5 mJ/kg και το ακατέργαστο ζαχαροκάλαμο περιέχει 19 mJ/kg.