潜在的な化学エネルギーとは何ですか？

潜在的な化学エネルギーは、化学反応によって放出される可能性のある材料に蓄積されたエネルギーです。 このエネルギーは、原子や分子を組み合わせたり、分子を分解したりすることで得られます。 熱、光、またはその両方の形で放出されます。 通常、ポテンシャルエネルギーを放出するには何らかのタイプのトリガーが必要ですが、このトリガーは、反応性の高い金属であるカリウムを水に加えるなど、2つの材料を混ぜるだけで、非常に強力な反応を引き起こし、大量の熱の。

原子間の結合の形成と破壊は、すべての潜在的な化学エネルギーの源です。 そのような結合の強度に応じて、蓄積されるエネルギーの量は異なります。 非常に強い結合は少量のエネルギーを保存し、弱い結合は大量のエネルギーを保存します。 強い結合は非常に安定しており、破壊するために追加のエネルギーが必要です。つまり、破壊されたときに放出されるエネルギーが少なくなります。 逆は弱い結合に当てはまるため、大量のエネルギーを破壊して放出するためのトリガーとして追加エネルギーをほとんど必要としません。

潜在的な化学エネルギーのこの原理は、世界のエネルギー源の多くを使用するための基礎です。 石炭、石油、およびその精製誘導体などの化石燃料としても知られる炭化水素燃料には、潜在的な化学エネルギーが非常に大量に含まれています。 燃焼すると、これらの物質の分子は酸素と結合します。 これにより、分子構造内の特定の原子間の分子結合の一部が切断され、酸素原子が分子構造に組み込まれると他の原子が形成されます。これは酸化として知られているプロセスです。 その結果、潜在的な化学エネルギーが熱と光の形で放出されますが、特に熱は、機械に動力を与えて電気に変換するために利用されます。

蓄積エネルギーは、キログラムあたりのメガジュール（Mj / kg）の標準国際単位（SI）で表され、特定の質量に関連して物質に蓄積されるエネルギー量はエネルギー密度と呼ばれます。 これにより、ある物質に保存されている潜在的な化学エネルギーの量を質量で別の物質と比較することができます。 このタイプのエネルギーは、さまざまな方法で放出されます。 化石燃料の場合、通常は燃焼により放出されます。 食物のような物質の場合、それは身体の代謝プロセスの間に放出されます。これは燃焼と化学的に同一ですが、はるかに遅く制御された速度で実行されます。

ダイナマイトやニトログリセリンなどの爆発物は、潜在的な化学エネルギーを非常に迅速に放出し、爆発性を与えます。 ほとんどの爆発物は、砂糖のようなものと比較しても、質量による潜在的な化学エネルギーの量が比較的少ないが、化学的性質により、このエネルギーはほぼ瞬時に放出される。 たとえば、ニトログリセリンには6.5 Mj / kgが含まれ、未加工のサトウキビには19 Mj / kgが含まれます。