ما هو مخطط الطاقة؟ (مع أمثلة) - علم - 2025

على الرسم البياني للطاقة هو الطاقة الرسم البياني الذي يوضح العملية التي تحدث في جميع أنحاء رد فعل. يمكن أيضًا تعريف مخططات الطاقة على أنها تصور لتكوين الإلكترون في المدارات ؛ كل تمثيل هو إلكترون من مدار مع سهم.

على سبيل المثال ، في مخطط الطاقة ، تمثل الأسهم التي تشير إلى الأعلى إلكترونًا ذا دوران موجب. في المقابل ، فإن الأسهم التي تشير إلى الأسفل هي المسؤولة عن تمثيل الإلكترون ذي الدوران السالب.

هناك نوعان من مخططات الطاقة. الرسوم البيانية للديناميكا الحرارية أو الكيمياء العضوية ، والتي توضح كمية الطاقة المتولدة أو المستهلكة خلال التفاعل ؛ بدءًا من العناصر التي تكون تفاعلية ، مرورًا بحالة انتقالية ، إلى المنتجات.

ومخططات الكيمياء غير العضوية ، والتي تعمل على إظهار المدارات الجزيئية وفقًا لمستوى طاقة الذرات.

أنواع مخططات الطاقة

الرسوم البيانية الديناميكية الحرارية

المخططات الديناميكية الحرارية عبارة عن رسوم بيانية تُستخدم لتمثيل الحالات الديناميكية الحرارية للمادة (عادةً السوائل) ونتائج التعامل مع هذه المادة.

على سبيل المثال ، يمكن استخدام مخطط درجة حرارة الانتروبيا لإظهار سلوك السائل أثناء تغيره من خلال ضاغط.

مخطط سانكي

مخططات سانكي هي مخططات الطاقة التي تظهر فيها سماكة الأسهم بالتناسب مع كمية التدفق. يمكن توضيح مثال على النحو التالي:

يمثل هذا الرسم البياني التدفق الأساسي الكامل للطاقة في المصنع. يتناسب سمك الأحزمة بشكل مباشر مع طاقة الإنتاج والاستخدام والخسائر.

المصادر الأساسية للطاقة هي الغاز والكهرباء والفحم / النفط وتمثل مدخلات الطاقة على الجانب الأيسر من الرسم البياني.

يمكنك أيضًا عرض نفقات الطاقة وتدفق المواد على المستوى الإقليمي أو الوطني وتفصيل تكلفة عنصر أو خدمة.

تضع هذه الرسوم البيانية تركيزًا بصريًا على عمليات نقل أو تدفقات الطاقة الكبيرة داخل النظام.

وهي مفيدة جدًا في تحديد المساهمات المهيمنة في التدفق العام. غالبًا ما تُظهر هذه المخططات الكميات المحفوظة ضمن حدود نظام محدد.

مخطط PV

يتم استخدامه لوصف التغييرات المقابلة لقياسات الحجم والضغط في النظام. يتم استخدامها بشكل شائع في الديناميكا الحرارية وعلم وظائف القلب والأوعية الدموية وعلم وظائف الأعضاء التنفسية.

كانت تسمى الرسوم البيانية الكهروضوئية في الأصل مخططات المؤشرات. تم تطويرها في القرن الثامن عشر كأدوات لفهم كفاءة المحركات البخارية.

يوضح الرسم التخطيطي الكهروضوئي التغير في الضغط P فيما يتعلق بحجم V لبعض العمليات أو العمليات.

في الديناميكا الحرارية ، تشكل هذه العمليات دورة ، بحيث لا يكون هناك تغيير في حالة النظام عند اكتمال الدورة ؛ كما هو الحال على سبيل المثال في جهاز يعود إلى ضغطه وحجمه الأولي.

يوضح الشكل خصائص مخطط PV نموذجي. يمكن ملاحظة سلسلة من الحالات المرقمة (من 1 إلى 4).

يتكون المسار بين كل حالة من بعض العمليات (أ إلى د) التي تغير ضغط أو حجم النظام (أو كليهما).

مخطط TS

يتم استخدامه في الديناميكا الحرارية لتصور التغيرات في درجة الحرارة والنتروبيا المحددة أثناء عملية أو دورة ديناميكية حرارية.

إنها أداة مفيدة جدًا وشائعة جدًا في المنطقة ، لا سيما أنها تساعد في تصور انتقال الحرارة أثناء العملية.

بالنسبة للعمليات القابلة للعكس أو المثالية ، فإن المنطقة الواقعة تحت منحنى TS لعملية ما هي الحرارة المنقولة إلى النظام أثناء تلك العملية.

يتم رسم العملية المتساوية كخط عمودي على مخطط TS ، بينما يتم رسم العملية المتساوية كخط أفقي.

يوضح هذا المثال دورة ديناميكية حرارية تحدث عند درجة حرارة الخزان الساخن Tc ودرجة حرارة الخزان البارد Tc. في عملية قابلة للعكس ، فإن المنطقة الحمراء Qc هي كمية الطاقة المتبادلة بين النظام والخزان البارد.

المساحة الفارغة W هي مقدار عمل الطاقة المتبادل بين النظام ومحيطه. كمية الحرارة Qh المتبادلة بين الخزان الساخن هي مجموع الاثنين.

إذا تحركت الدورة إلى اليمين فهذا يعني أنه محرك حراري يطلق الشغل. إذا تحركت الدورة في الاتجاه المعاكس ، فهي عبارة عن مضخة حرارية تستقبل الشغل وتحرك الحرارة Qh من الخزان البارد إلى الخزان الساخن.

مخططات الكيمياء غير العضوية

إنها تعمل على تمثيل أو تخطيط المدارات الجزيئية المتعلقة بالذرات ومستوى طاقتها.

مخطط الطاقة المحتملة للإيثان

لن يكون للتشكيلات المختلفة للإيثان نفس الطاقة نظرًا لأن لها تنافرًا إلكترونيًا مختلفًا بين الهيدروجين.

عندما يتم تدوير الجزيء ، بدءًا من التشكل المتناوب بالفعل ، تبدأ المسافة بين ذرات الهيدروجين لمجموعات الميثيل المعينة في الانكماش. ستزداد الطاقة الكامنة لهذا النظام حتى تصل إلى شكل مكسوف

يمكن تمثيل أنواع الطاقة المختلفة بين مختلف التركيبات بيانياً. في الرسم التخطيطي للإيثان ، لوحظ كيف أن التكوينات المنسدلة هي الطاقة القصوى ؛ من ناحية أخرى ، سيكون البدلاء هم الحد الأدنى.

في مخطط الطاقة الكامنة هذا ، يبدأ الإيثان من التشكل الكسوف. ثم يتحولون من 60 درجة إلى 60 درجة حتى يتم تغطية 360 درجة.

يمكن تصنيف التشكيلات المختلفة حسب الطاقة. على سبيل المثال ، البدلان 1،3 و 5 لهما نفس الطاقة (0). من ناحية أخرى ، سيكون للتوافق 2،4 و 6 المزيد من الطاقة كنتيجة لكسوف الهيدروجين والهيدروجين

المراجع

1. مخطط حجم الضغط. تعافى من wikipedia.org
2. مخطط TS. تعافى من wikipedia.org
3. مخطط سانكي. تعافى من wikipedia.org
4. مخططات الطاقة المحتملة. (2009). تعافى من quimicaorganica.net