ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Освобождение и превращение химической энергии из "Химические источники энергии" Если нам известны состав и структура соединения, свойства составляющих его атомов, если мы знаем, каким образом эти атомы связаны между собой и какая энергия соответствует различным связям, то мы в состоянии вычислить сумму всех энергий связи, то есть количество химической энергии на 1 моль данного вещества. [c.52] Химическая энергия может быть превращена в тепло, в работу или в другой вид энергии только с помощью химической реакции. Если продукты превращения содержат меньше химической энергии, чем исходные вещества, то реакция идет с выделением энергии. Если же химическая энергия полученных продуктов больше, то процесс превращения идет с потреблением энергии. Пригодность вещества для производства энергии зависит от того, к каким превращениям оно способно. [c.52] в 1 моле углекислого газа энергия связи на 94 ккал больше, чем в 1 моле углерода и I моле кислорода эта разность есть химическая энергия, высвобождающаяся при сгорании. В 1 моле углекислого газа и 2 молях воды сумма энергии связи на 212 ккал больше, чем в 1 моле метана и 2 молях кислорода. Эта разность и есть полезная химическая энергия, получаемая при сгорании метана. Так как эти процессы фактически совершаются при очень простых условиях (например, при горении или под действием катализаторов), то и углерод, и метан являются энергоносителями. [c.54] Существует еще одно требование к энергоносителям процесс, идущий с выделением тепла при легко осуществляемых условиях (иногда после соответствующего возбуждения), должен протекать с достаточно большой скоростью. При очень медленных процессах в единицу времени выделяется так мало энергии, что она практически не может быть использована. Так, например, мы знаем из опыта, что уголь слабо греет, если в печи он плохо (то есть медленно) горит, так как тепло сгорания, получаемое в единицу времени, успевает уйти через дымоход или стены, не обогрев комнаты Однако слишком ускоренный процесс в большинстве случаев также нежелателен, так как в этом случае температура повышается больше, чем это необходимо, — появляется опасность взрыва. Таким образом, скорость процессов, в ходе которых выделяется энергия, должна хорошо регулироваться. [c.54] Говоря о скорости процессов, в которых освобождается энергия, необходимо отметить, что в естественных условиях они протекают крайне медленно и продолжительность их намного превышает продолжительность человеческой жизни. Так, например, углерод или метан не окисляются навоз-духе (точнее говоря, окисление идет с исчезающе малой скоростью). Процесс идет быстро только в том случае, если эти вещества сжигают (при неправильном хранении угля возможно его самовоспламенение, см. гл. I, 8). [c.55] Резюмируя, можно сказать, что энергия, заключенная в химических соединениях и элементах, освобождается р химических реакциях при образовании межатомных связей в продуктах этих реакций и частично (за вычетом межатомных связей исходных веществ) может быть превращена в другие виды энергии. [c.55] Энергоносителями практически могут быть только те вещества, которые относительно легко вступают в реакции с другими, имеющимися в достаточном количестве веществами и изменяются таким образом, что в получаемых продуктах содержится меньше энергии, чем в исходных веществах. Если мы просто сжигаем энергоносители, то почти все количество освободившейся химической энергии превращается в тепло, идущее на нагревание окружающей среды (повышение ее тепловой энергии) . [c.55] При обычном получении энергии вне живых организмов (при горении) химическая энергия почти полностью превращается в тепло — никакая работа непосредственно не производится . Такое положение нас устраивает лишь в случае, когда мы используем энергию для отопления, но не тогда, когда из этого источника мы хотим получить другой вид энергии механическую, электрическую, световую и т. д. Таким образом, непосредственное превращение химической энергии в электрическую — задача первостепенной важности. Такое превращение можно осуществить в гальванических элементах (см. гл. IV, 4). Однако материалы, необходимые для известных в настоящее время, надежно работающих гальванических элементов слишком дороги, чтобы использовать эти элементы в широких масштабах в качестве источников энергии. В настоящее время весьма интенсивно проводятся исследования с целью создания надежных в эксплуатации гальванических элементов (так называемых топливных элементов), в которых использовались бы энергоносители, имеющиеся в достаточном количестве в нашем распоряжении. [c.56] Вернуться к основной статье