عملية ماصة للحرارة

العملية الماصة للحرارة هي عملية كيميائية أو فيزيائية تمتص الحرارة من محيطها. ^[1] من حيث الديناميكا الحرارية والكيمياء الحرارية ، فهي عملية ترموديناميكية مع زيادة في المحتوى الحراري H (أو الطاقة الداخلية U ) للنظام. ^[2] في العملية الماصة للحرارة، فإن الحرارة التي يمتصها النظام هي نقل للطاقة الحرارية إلى النظام. وبالتالي، فإن التفاعل الماص للحرارة يؤدي عمومًا إلى زيادة في درجة حرارة النظام وانخفاض في درجة حرارة المحيط. ^[1]

تم صياغة المصطلح من قبل الكيميائي الفرنسي مارسيلين بيرثيلو في القرن التاسع عشر . ^[3] يأتي مصطلح ماص للحرارة من الكلمة اليونانية ἔνδον ( endon ) والتي تعني "داخل" و θερμ- ( therm ) والتي تعني "ساخن" أو "دافئ". ^[4]

_قد تكون العملية الماصة للحرارة عملية كيميائية ، مثل إذابة نترات الأمونيوم ( NH4NO3 ₎ في الماء ( _H2O )، أو عملية فيزيائية، مثل ذوبان مكعبات الثلج . ^[5 ]

إن عكس العملية الماصة للحرارة هو العملية الطاردة للحرارة ، وهي العملية التي تطلق أو "تعطي" طاقة، عادةً في شكل حرارة وأحيانًا في شكل طاقة كهربائية . ^[1] وبالتالي، يشير مصطلح إندو في العملية الماصة للحرارة إلى الطاقة أو الحرارة الداخلة، ويشير مصطلح إكسو في العملية الطاردة للحرارة إلى الطاقة أو الحرارة الخارجة. في كل مصطلح (ماص للحرارة وطارد للحرارة) يشير البادئة إلى المكان الذي تذهب إليه الحرارة (أو الطاقة الكهربائية) أثناء حدوث العملية. ^[6]

بسبب تكسر الروابط وتكوينها أثناء عمليات مختلفة (تغيرات في الحالة، تفاعلات كيميائية)، عادة ما يكون هناك تغير في الطاقة. إذا كانت طاقة الروابط المتكونة أكبر من طاقة الروابط المكسورة، يتم إطلاق الطاقة. يُعرف هذا باسم التفاعل الطارد للحرارة. ومع ذلك، إذا كانت هناك حاجة إلى طاقة أكبر لكسر الروابط من الطاقة المنطلقة، يتم أخذ الطاقة. لذلك، فهو تفاعل ماص للحرارة . ^[7]

تعتمد إمكانية حدوث عملية تلقائيًا ليس فقط على التغير في المحتوى الحراري ولكن أيضًا على التغير في الإنتروبيا ( ∆ S ) ودرجة الحرارة المطلقة T. إذا كانت العملية عملية عفوية عند درجة حرارة معينة، فإن المنتجات لها طاقة جيبس ​​حرة أقل G = H – TS من المتفاعلات ( عملية طاردة للطاقة )، ^​​[2] حتى لو كانت إنثالبي المنتجات أعلى. وبالتالي، تتطلب العملية الماصة للحرارة عادةً زيادة مواتية في الإنتروبيا ( ∆ S > 0 ) في النظام الذي يتغلب على الزيادة غير المواتية في المحتوى الحراري بحيث لا يزال ∆ G < 0. في حين أن التحولات الطورية الماصة للحرارة إلى حالات أكثر اضطرابًا من الإنتروبيا الأعلى، مثل الذوبان والتبخر، شائعة، فإن العمليات الكيميائية العفوية في درجات الحرارة المعتدلة نادرًا ما تكون ماصة للحرارة. ^[8] تؤدي زيادة المحتوى الحراري ∆ H ≫ 0 في عملية ماصة للحرارة بقوة افتراضية عادةً إلى ∆ G = ∆ H – T ∆ S > 0 ، مما يعني أن العملية لن تحدث (ما لم يتم تشغيلها بواسطة الطاقة الكهربائية أو طاقة الفوتون). ومن الأمثلة على العملية الماصة للحرارة والمطلقة للحرارة:

${\displaystyle {\ce {C6H12O6 + 6 H2O -> 12 H2 + 6 CO2}}}$

${\displaystyle \Delta _{r}H^{\circ }=+627\ {\text{كيلوجول/مول}},\quad \Delta _{r}G^{\circ }=-31\ {\text{كيلوجول/مول}}}$.

• تبخر
• التسامي
• تكسير الألكانات​
• التحلل الحراري
• التحلل المائي
• التخليق النووي للعناصر الأثقل من النيكل في نوى النجوم ^[9]
• يمكن للنيوترونات عالية الطاقة إنتاج التريتيوم من الليثيوم-7 في عملية ماصة للحرارة، تستهلك 2.466 ميجا إلكترون فولت . وقد تم اكتشاف ذلك عندما أنتجت تجربة كاسل برافو النووية عام 1954 عائدًا مرتفعًا بشكل غير متوقع. ^[10]
• الاندماج النووي للعناصر الأثقل من الحديد في المستعرات العظمى ^[11]
• إذابة هيدروكسيد الباريوم وكلوريد الأمونيوم معًا

مصطلحا "ماص للحرارة" و"مقاوم للحرارة الداخلية" مشتقان من الكلمة اليونانية ἔνδον endon "داخل" و θέρμη thermē "حرارة"، ولكن اعتمادًا على السياق، يمكن أن يكون لهما معاني مختلفة جدًا.

في الفيزياء، تنطبق الديناميكا الحرارية على العمليات التي تتضمن نظامًا ومحيطه، ويُستخدم مصطلح "ماص للحرارة" لوصف التفاعل الذي يتم فيه أخذ الطاقة "(مع) داخل" النظام (مقابل التفاعل "الطارد للحرارة"، الذي يطلق الطاقة "للخارج"). ^{[12] [13]}

في علم الأحياء، تنظيم الحرارة هو قدرة الكائن الحي على الحفاظ على درجة حرارة جسمه، ويشير مصطلح " الداخلي " إلى الكائن الحي الذي يمكنه القيام بذلك "من الداخل" باستخدام الحرارة المنبعثة من وظائفه الجسدية الداخلية (مقابل " خارجي الحرارة "، والذي يعتمد على مصادر الحرارة البيئية الخارجية) للحفاظ على درجة حرارة مناسبة. ^[14]

• طارد للحرارة وماص للحرارة – قاموس MSDS Hyper-Glossary في Interactive Learning Paradigms, Incorporated