أساسيات الطاقة

لماذا يتفاعل معدن الصوديوم مع الماء لإنتاج غاز الهيدروجين،لكن كلوريد الصوديوم يذوب ببساطة؟يمكن تفسير ذلك من خلال دراسة العلاقة بين الكيمياء والطاقة،وتسمى الكيمياء الحرارية"كل أشكال المادة مرتبطة مع الطاقة،والتي يمكن قياسها على أنها حرارة أو عمل. النوعان الرئيسيان للطاقة هما الطاقة الكامنة والحركية. تصف الطاقة الكامنة القوى الموضعية المؤثره على الشئ.

صخرة أعلى التل،بها طاقة كامنة أكبر من صخرة في الأسفل،لأن الصخرة في الأعلى هي أبعد من مركز كتلة الأرض. الطاقة الحركية هي طاقة الجسم المتحرك. إذا تم دفع صخرة من التل،فإنها تفقد الطاقة الكامنة لكنها تكتسب طاقة حركية أثناء تحركها.

وهذا ينطبق أيضًا على الذرات أو الجزيئات التي تشكل شيئًا. الجسم الساكن لا يزال لديه طاقة حركية لأن الذرات المكونة له يمكن أن تهتز. هذا النوع من الطاقة الحركية يسمى الطاقة الحرارية.

يصبح لدي الجسم طاقة حركية أعلى،وبالتالي طاقة حرارية أعلى،عندما تتحرك الذرات بقوة أكبر. يُنظر إلى هذا الكائن على أنه ساخن. تمتلك الجزيئات أيضًا طاقة كامنة تسمى الطاقة الكيميائية،والتي ترتبط مع الموضع النسبي للإلكترونات والنواة.

أثناء التفاعل،الطاقة الكيميائية يتم تحويلها إلى أشكال أخرى من الطاقة،مثل الضوء،أو يتم إطلاق الطاقة،مثلاًعلى شكل حرارة. كمية الطاقة المحولة تعتمد على التركيب الجزيئي للمواد المتفاعلة. في مصباح الغاز،يحترق الأسيتيلين إلى ثاني أكسيد الكربون والماء،ويتم إطلاق كمية كبيرة من الطاقة كضوء.

من ناحية أخرى،فإن إضافة هيدروكسيد الصوديوم إلى حمض الهيدروكلوريك،تطلق كمية أقل من الطاقة،مثل الحرارة. إن دراسة تغيرات الطاقة تساعد على تقسيم الكون إلى النظام"الذي يحتوي على العملية التي تتم ملاحظتها،و المحيط"وهو كل شيء آخر. يمكن أن يكون النظام مفتوحًا،مما يعني أن كلاًمن الطاقة والكتلة يمكنهما التبادل بين النظام والمناطق المحيطة.

كما يمكن إغلاق النظام،حيث يتم تبادل الطاقة فقط،أو يمكن عزل النظام،حيث لا الكتلة ولا الطاقة يتم تبادلها.