QU'EST-CE QU'UN DIAGRAMME ÉNERGÉTIQUE? (AVEC DES EXEMPLES) - SCIENCE - 2025

Un diagramme d'énergie est un graphique d' énergie qui illustre le processus qui se produit tout au long d'une réaction. Les diagrammes d'énergie peuvent également être définis comme la visualisation d'une configuration électronique en orbitales; chaque représentation est un électron d'une orbitale avec une flèche.

Par exemple, dans un diagramme d'énergie, les flèches pointant vers le haut représentent un électron avec un spin positif. À leur tour, les flèches pointant vers le bas sont responsables de la représentation d'un électron à spin négatif.

Il existe deux types de diagrammes énergétiques. Les diagrammes de thermodynamique ou de chimie organique, qui montrent la quantité d'énergie générée ou dépensée tout au long d'une réaction; à partir des éléments réactifs, passant par un état de transition, aux produits.

Et des diagrammes de chimie inorganique, qui servent à démontrer les orbitales moléculaires en fonction du niveau d'énergie des atomes.

Types de diagrammes énergétiques

Diagrammes thermodynamiques

Les diagrammes thermodynamiques sont des diagrammes utilisés pour représenter les états thermodynamiques d'une matière (typiquement des fluides) et les conséquences de la manipulation de ce matériau.

Par exemple, un diagramme de température entropique peut être utilisé pour démontrer le comportement d'un fluide lorsqu'il change à travers un compresseur.

Diagramme de Sankey

Les diagrammes de Sankey sont des diagrammes d'énergie dans lesquels l'épaisseur des flèches est représentée proportionnellement à la quantité de débit. Un exemple peut être illustré comme suit:

Ce diagramme représente l'ensemble du flux primaire d'énergie dans une usine. L'épaisseur des courroies est directement proportionnelle à l'énergie de production, d'utilisation et de pertes.

Les principales sources d'énergie sont le gaz, l'électricité et le charbon / pétrole et représentent l'apport d'énergie sur le côté gauche du diagramme.

Vous pouvez également afficher les dépenses énergétiques, les flux de matières au niveau régional ou national et la ventilation du coût d'un article ou de services.

Ces diagrammes mettent un accent visuel sur les transferts ou flux d'énergie importants au sein d'un système.

Et ils sont très utiles pour localiser les contributions dominantes dans un flux général. Ces diagrammes montrent souvent des quantités conservées dans les limites d'un système défini.

Diagramme PV

Il est utilisé pour décrire les changements correspondant aux mesures de volume et de pression dans le système. Ils sont couramment utilisés en thermodynamique, en physiologie cardiovasculaire et en physiologie respiratoire.

Les diagrammes PV étaient à l'origine appelés diagrammes d'indicateurs. Ils ont été développés au 18ème siècle comme outils pour comprendre l'efficacité des machines à vapeur.

Un diagramme PV montre le changement de pression P par rapport au volume de V de certains processus ou processus.

En thermodynamique, ces processus forment un cycle, de sorte que lorsque le cycle est terminé, il n'y a pas de changement dans l'état du système; comme par exemple dans un appareil qui retrouve sa pression et son volume initiaux.

La figure montre les caractéristiques d'un diagramme PV typique. Une série d'états numérotés (1 à 4) peut être observée.

Le chemin entre chaque état consiste en un processus (A à D) qui modifie la pression ou le volume du système (OU les deux).

Diagramme TS

Il est utilisé en thermodynamique pour visualiser les changements de température et d'entropie spécifique au cours d'un processus ou cycle thermodynamique.

C'est un outil très utile et très courant dans la région, d'autant plus qu'il permet de visualiser le transfert de chaleur au cours d'un processus.

Pour les processus réversibles ou idéaux, la zone sous la courbe TS d'un processus est la chaleur transférée au système pendant ce processus.

Un processus isentropique est représenté graphiquement par une ligne verticale sur un diagramme TS, tandis qu'un processus isotherme est représenté graphiquement par une ligne horizontale.

Cet exemple montre un cycle thermodynamique qui a lieu à une température de ballon chaud Tc et à une température de ballon froid Tc. Dans un procédé réversible, la zone rouge Qc est la quantité d'énergie échangée entre le système et le réservoir froid.

La zone vierge W est la quantité de travail d'énergie échangée entre le système et son environnement. La quantité de chaleur Qh échangée entre le réservoir chaud est la somme des deux.

Si le cycle se déplace vers la droite, cela signifie que c'est un moteur thermique qui libère du travail. Si le cycle se déplace dans le sens opposé, c'est une pompe à chaleur qui reçoit du travail et déplace la chaleur Qh du ballon froid vers le ballon chaud.

Diagrammes de chimie inorganique

Ils servent à représenter ou à schématiser les orbitales moléculaires liées aux atomes et à leur niveau d'énergie.

Diagramme d'énergie potentielle de l'éthane

Les différentes conformations de l'éthane n'auront pas la même énergie puisqu'elles ont une répulsion électronique différente entre les hydrogènes.

Au fur et à mesure que la molécule tourne, à partir d'une conformation déjà alternée, la distance entre les atomes d'hydrogène des groupes méthyle particuliers commence à diminuer. L'énergie potentielle de ce système augmentera jusqu'à ce qu'elle atteigne une conformation éclipsée

Les différents types d'énergie entre les différentes conformations peuvent être représentés graphiquement. Dans le diagramme d'éthane, on observe comment les conformations éclipsées sont l'énergie maximale; par contre, les suppléants seraient le minimum.

Dans ce diagramme d'énergie potentielle, l'éthane part d'une conformation éclipsée. Ensuite, ils tournent de 60 ° à 60 ° jusqu'à ce que le 360 ​​° soit couvert.

Les différentes conformations peuvent être classées en fonction de l'énergie. Par exemple, les alternatives 1, 3 et 5 ont la même énergie (0). Par contre, les conformations 2,4 et 6 auront plus d'énergie à la suite de l'éclipse hydrogène-hydrogène

Références

1. Diagramme de volume de pression. Récupéré de wikipedia.org
2. Diagramme TS. Récupéré de wikipedia.org
3. Diagramme de Sankey. Récupéré de wikipedia.org
4. Diagrammes d'énergie potentielle. (2009). Récupéré de quimicaorganica.net