Hvad er potentiel kemisk energi?
Potentiel kemisk energi er energi, der er lagret i et materiale, der kan frigøres gennem en kemisk reaktion. Denne energi kan komme fra at kombinere atomer eller molekyler eller fra at bryde molekyler fra hinanden. Det frigives i form af varme, lys eller begge dele. Normalt er en eller anden type trigger nødvendig for at frigive potentiel energi, men denne trigger kan være så simpelt som bare at blande to materialer sammen, såsom at tilføje det stærkt reaktive metal, kalium, med vand, hvilket resulterer i en meget stærk reaktion, der frigiver en hel del af varme.
Dannelse og nedbrydning af bindinger mellem atomer er kilden til al potentiel kemisk energi. Afhængig af styrken af sådanne bindinger, vil mængden af lagret energi variere. Meget stærke obligationer gemmer en lille mængde energi, og svage obligationer lagrer større mængder. Stærke bindinger er meget stabile og kræver tilsat energi for at bryde, hvilket betyder, at der frigøres mindre energi, når det brydes. Det modsatte er tilfældet med svage bindinger, så de kræver lidt tilføjet energi som en trigger til at bryde og frigive en hel del energi.
Dette princip om potentiel kemisk energi er grundlaget for vores brug af mange af verdens energikilder. Kulbrinterbrændstoffer, også kendt som fossile brændstoffer, såsom kul, olie og dets raffinerede derivater, indeholder meget store mængder potentiel kemisk energi. Når de brændes, kombineres molekylerne af disse stoffer med ilt. Dette resulterer i brud på nogle af de molekylære bindinger mellem visse atomer i molekylerne og dannelsen af andre som oxygenatomer inkorporeres i molekylstrukturen, en proces, der kaldes oxidation. Resultatet er frigivelse af potentiel kemisk energi i form af varme og lys, men især varme, der udnyttes og bruges til at drive maskiner og konverteres til elektricitet.
Lagret energi udtrykkes i internationale standardenheder (SI) på megajoule pr. Kg (Mj / kg), og mængden af energi, der er lagret i et stof i forhold til en given masse, kaldes energitetthed. Dette muliggør sammenligning af mængden af potentiel kemisk energi opbevaret i et stof til et andet efter masse. Denne type energi kan frigives på forskellige måder. For fossile brændstoffer frigives det normalt ved forbrænding. For stoffer som fødevarer frigives det under kroppens metaboliske processer, som er kemisk identiske med forbrænding, men udføres en meget langsommere og kontrolleret hastighed.
Sprængstoffer som dynamit og nitroglycerin frigiver deres potentielle kemiske energi meget hurtigt, hvilket giver dem deres eksplosive egenskaber. De fleste sprængstoffer har en relativt lav mængde potentiel kemisk energi i masse, selv i sammenligning med ting som sukker, men deres kemiske egenskaber tillader, at denne energi frigives næsten øjeblikkeligt. For eksempel indeholder nitroglycerin 6,5 Mj / kg, og råsukkerrør indeholder 19 Mj / kg.