化学能

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介绍

化学反应过程中以各种形式释放的能量称为化学能。这种能量主要以热的形式释放，包括热能、机械能和动能。化学能也被认为是一种势能。

这种能量通常储存在像原子和分子这样的化合物的键中。然后，原子或分子中的能量在化学反应中释放出来，并产生热量作为副产品，这被确定为放热反应。储存化学能的例子包括石油、天然气、生物质、煤和电池。从一种物质中释放出来的化学能完全转化成新的物质。

什么是化学能？

• 化学能通常作为动能、热能和声能转移到周围环境。

• 在化学反应过程中，化学能以热的形式释放，这种类型的反应通常被称为放热反应 (Masa *et al*. 2020)。

• 食品中存在的化学能通常被身体转化为机械能和热能。汽油和糖等化学物质中的能量被称为化学能。

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图1：水的电解

它也是一种势能，根据其位置储存在材料中。储存在煤中的化学能转化为电能后，用于发电厂。用于电力供应的电池中的能量被称为电解。

化学能的来源和例子

以下列出了活生物体在日常生活中使用的化学能的例子。

• 煤、天然气、生物质和木材：燃烧反应有助于将这些材料中的化学能转化为光能和热能。

• 丙烷和石油：它们经常被燃烧以释放热量和光线或其他化学能，如汽油 (Ager *et al*. 2018)。

• 光合作用：光合作用是植物在白天制造食物的基本过程。在这个过程中，太阳能转化为化学能。

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图2：光合作用是化学能产生的一个例子

• 冷热敷：在冷敷的情况下，化学能被化学反应吸收。在热敷的情况下，化学反应产生热能和光能。这两种材料都用于运动。

• 细胞呼吸：在这里，一组反应将葡萄糖的化学能转化为活体用来生存和呼吸的ATP化学能。

• 食物：活生物体中的消化过程有助于将化学能连接到其他能量，这些能量被身体细胞用来正常运作。

• 化学电池：储存的化学能转化为用于电力供应的电力。

影响化学能的因素

物质所具有的能量取决于其相对于其他物体的位置或位置、电荷和内应力，通常被称为势能。化学能是一种势能形式，因为它可以根据其位置储存在各种材料中 (Aslam *et al*. 2018)。这种势能分为两大类：弹性势能和重力势能。有几个因素会影响化学能，如下所示。

• 物质的质量会影响物体的能量及其行为特性。

• 月球的引力场强度是地球的1/6，这表示引力、能量和重量在两者中不可能相等。

• 在引力场中，物质的高度表示物质根据其质量所具有的势能大小。

化学能：应用

从食物到自然资源，化学能的应用非常广泛，如下所示。

• 活生物体以食物的形式消耗化学能。食物中发生的化学反应是由于原子之间键的断裂。食物中产生的能量使生物保持温暖，并有助于生长和运动 (Banerjee *et al*. 2021)。

• 燃烧干木头也会以热能的形式释放化学能。这种化学能转化为热能和光能。木材完全燃烧后会变成灰烬，这是一种新产品。

• 化学能的其他应用包括煤、生物质、电池、石油、化石燃料和汽车安全气囊。

结论

如今最广泛使用的能源被称为化学能。这是一种不可再生能源，应谨慎使用，浪费它会降低环境的可持续性。在化学反应中，当化合物的键断裂时，会导致新的键形成以及光能和热能的释放。释放化学能的主要化学反应类型包括单置换、合成、酸碱、燃烧、双置换和分解反应。在活体中，当食物分解并释放化学能时，该过程被称为消化。

常见问题

Q1. 化学能是什么意思？

储存在连接一个原子与其他原子或分子与其他分子的键中的能量被称为化学能。作为化学能的副产品，通常会产生热量，这种反应被称为放热反应。

Q2. 化学能是如何利用的？

化学能是日常生活中最广泛使用的能量，因为它对生命的存在和自然界至关重要。日常生活中使用的化学能的主要例子是食物和木材中的化学能。

Q3. 储存化学能的例子有哪些？

这种能量也称为势能，因为它可以根据其位置储存在材料中。储存化学能的主要例子包括煤、生物质、石油、化学电池和车辆安全气囊。

Q4. 化学能的来源有哪些？

周围环境中有多种化学能来源。这些包括可燃液体燃料，例如甲烷和天然气，是化学能的重要形式，对世界经济增长做出了巨大贡献。其他来源包括食物、电池、呼吸作用、光合作用、爆炸物、木材、煤和运动中使用的冷敷。

参考文献

期刊

Ager, J. W., & Lapkin, A. A. (2018). 化学储存可再生能源. *Science*, 360(6390), 707-708. Retrieved from: https://www.osti.gov/servlets/purl/1482533 Aslam, U., Rao, V. G., Chavez, S., & Linic, S. (2018). 等离激元金属纳米结构上太阳能到化学能的催化转化. *Nature Catalysis*, 1(9), 656-665. Retrieved from: https://par.nsf.gov/servlets/purl/10113736

Banerjee, T., Podjaski, F., Kröger, J., Biswal, B. P., & Lotsch, B. V. (2021). 用于太阳能到化学能转换的聚合物光催化剂. *Nature Reviews Materials*, 6(2), 168-190. Retrieved from: https://epub.ub.uni-muenchen.de

Masa, J., Andronescu, C., & Schuhmann, W. (2020). 电催化作为可持续可再生能源的纽带：活性、稳定性和选择性的哥尔迪之结. *Angewandte Chemie International Edition*, 59(36), 15298-15312. Retrieved from: https://onlinelibrary.wiley.com

网站

thoughtco (2022). *关于光合作用的产物是什么？* Retrieved from: https://www.thoughtco.com [检索日期：2022年6月27日]