انرژی شیمیایی چگونه اندازه گیری می شود؟

قبل از اینکه بفهمیم چگونه این انرژی اندازه گیری می شود ابتدا باید انرژی را تعریف کنیم. ساده ترین و کلاسیک ترین تعریف انرژی در فیزیک «توانایی انجام کار» است. این بدان معناست که مقدار خاصی از انرژی برای انجام کاری نیاز به انتقال یا تبدیل دارد.کار محصول نیرو و فاصله است و بر حرکت و جرم دلالت دارد، زیرا نیرو صرفا حاصل جرم و شتاب است. بنابراین کار فقط استفاده از انرژی است. به عنوان مثال از انرژی شیمیایی یک باتری می توان برای حرکت جرم یا شتاب جرم در فواصل مختلف با استفاده از موتور استفاده کرد.

اندازه گیری مکانیکی انرژی شیمیایی بر این است. فرمول اولیه انرژی یک دوم جرم ضرب در مجذور سرعت است. همچنین می تواند بر حسب قدرت بیان شود یعنی نیرو ضرب در زمان، مانند کیلووات ساعت.فرمول مکانیکی اولیه برای انرژی مشتقات زیادی دارد اما همگی در ارتباط با حرکت جرم است. مثلا در زمان جوشیدن آب حرارت باعث می شود ذرات آب به دلیل انرژی بالا به سرعت حرکت کنند. این مسئله برای همه اشیاء داغ نیز صادق است.

واحدهای اندازه گیری انرژی شیمیایی

با در نظر گرفتن همه این موارد سیستم استاندارد یا واحد اندازه گیری انرژی ژول (J) است. ژول معادل یک نیوتن نیرو است که در فاصله یک متری عمل می کند و می تواند به مقیاس های دیگر انرژی مانند کالری تبدیل شود. یک کالری مقدار انرژی لازم برای بالا بردن دمای یک گرم آب تا 1 درجه سانتی گراد است. یک کالری معادل 4.184 ژول باشد.

اکثر واکنش های شیمیایی گرمازا هستند با این حال، واکنش های شیمیایی گرمازا هنوز شامل انرژی می شود. در این زمینه، به جای آزادسازی انرژی یکی از واکنش دهنده ها انرژی را جذب می کند. این انرژی با استفاده از فرمول استاندارد و واحد اندازه گیری مورد استفاده برای محاسبه انرژی آزاد شده از واکنش های گرمازا و اختلاف دما در واکنش گرماگیر قابل اندازه گیری است.

چگونه انرژی شیمیایی را محاسبه کنیم؟

همانطور که قبلا ذکر شد، واکنش های شیمیایی می توانند انرژی را آزاد کرده (گرمازا) یا آن را جذب (گرما گیر) کنند. در طی یک واکنش شیمیایی پیوندهای مولکولی عناصر تشکیل دهنده یا گروه های شیمیایی در ترکیبات شکسته می شود و پیوندهای جدیدی تشکیل می شود.

محاسبه انرژی شیمیایی در یک واکنش به سادگی شامل کسر انرژی محصولات از انرژی واکنش دهنده ها است. این تفاوت به صورت انرژی آزاد شده یا به صورت گرما جذب می شود. اگر انرژی محصولات بیشتر از انرژی واکنش دهنده ها باشد گرما جذب می شود، اگر انرژی محصولات کمتر از انرژی واکنش دهنده ها باشد گرما آزاد می شود.از نظر تئوری نوع واکنش را در واقع می توان پیش بینی کرد چه گرمازا و چه گرمازا. با این حال مقدار دقیق انرژی هنوز باید به صورت تجربی تعیین شود.