Qu'est-ce qu'un diagramme d'énergie? (avec exemples)
Un diagramme d'énergie est un graphique d' énergie qui illustre le processus qui se produit tout au long d'une réaction. Les diagrammes d'énergie peuvent également être définis comme la visualisation d'une configuration électronique dans les orbitales; chaque représentation est un électron d'une orbitale avec une flèche.
Par exemple, dans un diagramme énergétique, les flèches qui pointent dans la direction supérieure représentent un électron avec un virage positif. À leur tour, les flèches pointant vers le bas sont responsables de la représentation d'un électron à spin négatif.
Il existe deux types de diagrammes d'énergie. Les diagrammes thermodynamiques ou de chimie organique, qui montrent la quantité d'énergie générée ou dépensée tout au long d'une réaction; à partir des éléments sont aussi réactifs, passant par un état de transition, aux produits.
Et les diagrammes de la chimie inorganique, qui servent à démontrer les orbitales moléculaires en fonction du niveau d'énergie des atomes.
Types de diagrammes d'énergie
Diagrammes thermodynamiques
Les diagrammes thermodynamiques sont des diagrammes utilisés pour représenter les états thermodynamiques d'un matériau (généralement des fluides) et les conséquences de la manipulation de ce matériau.
Par exemple, un diagramme de température entropique peut être utilisé pour démontrer le comportement d’un fluide lorsqu’il change à travers un compresseur.
Diagramme de Sankey
Les diagrammes Sankey sont des diagrammes d'énergie dans lesquels l'épaisseur des flèches est indiquée proportionnellement à la quantité d'écoulement. Un exemple peut être illustré comme suit:
Ce diagramme représente l’ensemble du flux d’énergie primaire d’une usine. L'épaisseur des bandes est directement proportionnelle à l'énergie de production, d'utilisation et de pertes.
Les principales sources d’énergie sont le gaz, l’électricité et le charbon / pétrole. Elles représentent l’apport d’énergie du côté gauche du diagramme.
Vous pouvez également afficher les dépenses d'énergie, les flux de matières au niveau régional ou national et la ventilation du coût d'un article ou d'un service.
Ces diagrammes insistent visuellement sur les transferts ou flux d’énergie importants au sein d’un système.
Et ils sont très utiles pour localiser les contributions dominantes dans un flux général. Souvent, ces diagrammes montrent les quantités conservées dans les limites d’un système défini.
Diagramme PV
Il est utilisé pour décrire les modifications correspondant aux mesures de volume et de pression dans le système. Ils sont couramment utilisés en thermodynamique, en physiologie cardiovasculaire et en physiologie respiratoire.
Les diagrammes PV s'appelaient à l'origine des diagrammes indicateurs. Ils ont été développés au XVIIIe siècle en tant qu'outils permettant de comprendre l'efficacité des moteurs à vapeur.
Un diagramme PV montre l'évolution de la pression P par rapport au volume de V de certains processus.
En thermodynamique, ces processus forment un cycle, de sorte qu'en fin de cycle, l'état du système ne change pas; comme par exemple dans un appareil qui retrouve sa pression et son volume initiaux.
La figure montre les caractéristiques d'un diagramme PV typique. Une série d'états énumérés (de 1 à 4) peut être observée.
Le chemin entre chaque état consiste en un processus (A à D) qui modifie la pression ou le volume du système (ou les deux).
Diagramme TS
Il est utilisé en thermodynamique pour visualiser les changements de température et d'entropie spécifique au cours d'un processus ou d'un cycle thermodynamique.
C'est un outil très utile et très courant dans la région, en particulier parce qu'il aide à visualiser le transfert de chaleur au cours d'un processus.
Pour les processus réversibles ou idéaux, la surface sous la courbe TS d'un processus correspond à la chaleur transférée au système au cours de ce processus.
Un processus isentropique est tracé sous forme de ligne verticale dans un diagramme TS, tandis qu'un processus isothermique est sous forme de ligne horizontale.
Cet exemple montre un cycle thermodynamique qui a lieu à une température de réservoir chaud Tc et à une température de réservoir froid Tc. Dans un processus réversible, la zone rouge Qc est la quantité d’énergie échangée entre le système et le réservoir froid.
La zone vide W est la quantité de travail énergétique échangée entre le système et ce qui l’entoure. La quantité de chaleur Qh échangée entre le réservoir d'eau chaude est la somme des deux.
Si le cycle se déplace vers la droite, cela signifie que c'est un moteur thermique qui libère du travail. Si le cycle se déplace dans le sens opposé, c'est une pompe à chaleur qui reçoit le travail et déplace la chaleur Qh du réservoir froid vers le réservoir chaud.
Diagrammes de chimie inorganique
Ils servent à représenter ou à décrire les orbitales moléculaires liées aux atomes et à leur niveau d'énergie.
Diagramme d'énergie potentielle de l'éthane
Les différentes conformations de l'éthane n'auront pas la même énergie car elles ont une répulsion électronique différente entre les atomes d'hydrogène.
Lorsque la molécule est mise en rotation, à partir d'une conformation alternée, la distance entre les atomes d'hydrogène des groupes méthyle particuliers commence à diminuer. L'énergie potentielle de ce système augmentera jusqu'à atteindre une conformation éclipsée
Les différents types d'énergie peuvent être représentés graphiquement parmi les différentes conformations. Dans le diagramme de l'éthane, on observe comment les conformations éclipsées sont les maxima d'énergie; D'autre part, les suppléants seraient les minimums.
Dans ce diagramme d’énergie potentielle en éthane, nous partons d’une conformation éclipsée. Ensuite, ils vont de 60 ° à 60 ° jusqu'à 360 °.
Les différentes conformations peuvent être classées en fonction de l'énergie. Par exemple, les alternatives 1, 3 et cinq ont la même énergie (0). D'autre part, les conformations 2, 4 et 6 auront plus d'énergie suite à l'éclipsage de gaz hydrogène.
