กระบวนการดูดความร้อน

กระบวนการดูดความร้อนแบ่งออกเป็นปัจจัยหลัก

เราไม่ได้ตระหนักเสมอว่าปฏิกิริยาเคมีต่างๆ ในโลกมีกี่แบบ ในหมู่พวกเขา บางส่วนเป็น กระบวนการดูดความร้อน ในการดำเนินการจำเป็นต้อง ให้พลังงานในปริมาณที่เหมาะสม ซึ่งส่วนใหญ่มักอยู่ในรูปของความร้อน ดังนั้น กระบวนการดูดความร้อนจึงไม่เกิดขึ้นเอง – สามารถเริ่มต้นได้โดยการใช้พลังงานเข้าไปในระบบ บ่อยครั้งที่กระบวนการดูดความร้อนเรียกอีกอย่างว่ากระบวนการเอนโดเอเนอเจติก ในกระบวนการนี้ เอนทาลปีของระบบจะเปลี่ยนไป (ในที่สุด เอนทาลปีของผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาจะมีค่ามากกว่าเอนทาลปีของสารตั้งต้น) อุณหภูมิของระบบมักจะลดลง ปรากฏการณ์นี้สามารถสังเกตได้ง่าย เช่น โดยการใช้สารผสมความเย็น สิ่งเหล่านี้เป็นส่วนผสมของสารเฉพาะ (ด้วยอัตราส่วนมวลที่เหมาะสม) ซึ่งเมื่อสร้างสารละลายจะดูดซับพลังงานจากสิ่งแวดล้อมและทำให้อุณหภูมิลดลง ตัวอย่างของส่วนผสมที่ทำให้เย็นคือการรวมกันของน้ำกับแอมโมเนียมคลอไรด์ในอัตราส่วน 10:3

กระบวนการดูดความร้อนกับกระบวนการคายความร้อน

กระบวนการ ดูด ความร้อนและ กระบวนการ คายความร้อน ( endoenergetic และ exergonic ตามลำดับ) เป็นปฏิกิริยาสองประเภทที่พลังงานของระบบเปลี่ยนแปลง ตรงกันข้ามกับกระบวนการดูดความร้อน กระบวนการ คายความร้อนจะปล่อยพลังงานออกจากระบบในรูปของความร้อน กระบวนการคายความร้อนอาจเกิดขึ้นเอง พวกมันมีลักษณะที่ลดลงของเอนทัลปีเนื่องจากการสูญเสียความร้อนสู่สิ่งแวดล้อม ตัวอย่างทั่วไปของปฏิกิริยาคายความร้อนคือการเผาไหม้ของแก๊สในเตา หรือการใช้กระบวนการคายความร้อนในเครื่องทำความร้อนแบบเจลขนาดเล็ก

กระบวนการดูดความร้อน – ตัวอย่าง

การสังเคราะห์ด้วยแสง

การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นตัวอย่างที่ดีเยี่ยมของปฏิกิริยาดูดความร้อนในชีวิตประจำวัน เป็นหนึ่งในกระบวนการทางชีวเคมีที่สำคัญที่สุดในโลก กระบวนการนี้ให้ออกซิเจนและสารประกอบอินทรีย์ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานสำหรับสัตว์และมนุษย์ พูดง่ายๆ ก็คือ การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นกระบวนการที่น้ำและ คาร์บอนไดออกไซด์ ถูกเปลี่ยนให้เป็นออกซิเจนและกลูโคส ปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นจากการมีส่วนร่วมของพลังงานแสง พลังงานแสงถูกจ่ายให้กับระบบปฏิกิริยา ซึ่งเป็นองค์ประกอบเฉพาะของปฏิกิริยาดูดความร้อน หากไม่มีพลังงานจากดวงอาทิตย์ การสังเคราะห์ด้วยแสงจะไม่เกิดขึ้น

น้ำแข็งละลาย

การละลายน้ำแข็ง เช่น การถ่ายโอนโมเลกุลของน้ำจากของแข็ง (น้ำแข็ง) ไปยังเฟสของเหลว (น้ำของเหลว) เป็นตัวอย่างของการเปลี่ยนสถานะ เนื่องจากผลกระทบของพลังงาน มันเป็นการเปลี่ยนแปลงดูดความร้อน กล่าวคือ มันเกิดขึ้นพร้อมกับการดูดซับพลังงานจากสิ่งแวดล้อม พลังงานจากภายนอก (ในกรณีนี้คืออุณหภูมิสูงกว่า 0 ᵒC) เป็นสิ่งจำเป็นในการเริ่มต้นปรากฏการณ์การหลอมละลาย

การระเหิดของคาร์บอนไดออกไซด์ที่เป็นของแข็ง

การระเหิดเช่นเดียวกับการหลอมละลายคือการเปลี่ยนเฟส ในกรณีของการระเหิด ของแข็งจะเปลี่ยนสถานะเป็นไอโดยตรง (ยกเว้นสถานะของเหลว) การระเหิดของคาร์บอนไดออกไซด์ที่เป็นของแข็ง (นิยมเรียกว่าน้ำแข็งแห้ง) เกิดขึ้นตามกลไกของการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายใน ในระหว่างการระเหิดของน้ำแข็งแห้ง เช่น การเปลี่ยนสถานะเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์โดยตรง พลังงานจำนวนมากจากสิ่งแวดล้อมจะถูกดูดซับ

การอบเค้ก

การผลิตขนมอบที่บ้านเป็นโอกาสที่ดีในการสังเกตปฏิกิริยาการดูดความร้อน หนึ่งในส่วนผสมของแป้งทั่วไป เช่น ผงฟู ประกอบด้วยแอมโมเนียมไบคาร์บอเนต โดยใส่เค้กในเตาอบเราให้ความร้อน ภายใต้ฤทธิ์ของมัน แคลเซียมไบคาร์บอเนต จะเริ่มสลายตัวเป็นองค์ประกอบที่เป็นก๊าซ และเค้กจะยกตัวขึ้น ในระหว่างปฏิกิริยาดังกล่าว การเปลี่ยนแปลงของเอนทัลปีเป็นบวก ดังนั้นจึงเป็นการเปลี่ยนแปลงแบบดูดความร้อน

กระบวนการดูดความร้อนในอุตสาหกรรม

การผลิตไฮโดรเจน

ไฮโดรเจนมักถูกเรียกว่าเป็นเชื้อเพลิงแห่งอนาคต มีความจริงมากมายในคำพูดนั้น ปัจจุบันได้รับในระดับอุตสาหกรรมโดยการปฏิรูปก๊าซมีเทนด้วยไอน้ำ การปฏิรูปไอน้ำของก๊าซมีเทนประกอบด้วยการทำปฏิกิริยากับวัตถุดิบนี้กับไอน้ำ ปฏิกิริยาดูดความร้อนอย่างรุนแรงจะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูง 650–900 ᵒC ผลของกระบวนการนี้ทำให้เกิดส่วนผสมของไฮโดรเจนและคาร์บอนมอนอกไซด์ที่เรียกว่าก๊าซสังเคราะห์ จากนั้น ไฮโดรเจนจะถูกสกัดออกมาโดยใช้เทคนิคที่เรียกว่า Pressure Swing Adsorption หรือเรียกสั้นๆ ว่า PSA

การผลิตปูนขาว

ในอุตสาหกรรม ปูนขาว เช่น แคลเซียม (II) ออกไซด์ ได้มาจากการเผาหินปูน (หินแคลเซียมคาร์บอเนต) เป็นกระบวนการที่ผันกลับได้และดูดความร้อน อันเป็นผลมาจากการเผาไหม้ (การแยกตัวด้วยความร้อน) ของหินปูนในเตาเพลา ไม่เพียงแต่ได้ปูนขาวเท่านั้น แต่ยังได้รับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ด้วย มีการใช้ผลิตภัณฑ์ทั้งสองอย่าง เช่น ในโรงงานโซดา คาร์บอนไดออกไซด์จำเป็นสำหรับการคาร์บอไนซ์น้ำเกลือ ในขณะที่ปูนขาวใช้ในการผลิตแคลเซียมไฮดรอกไซด์ ซึ่งจะถูกส่งต่อไปยังการทำให้น้ำเกลือบริสุทธิ์