عملية طاردة للحرارة

في الديناميكا الحرارية ، تُعرف العملية الطاردة للحرارة ( من اليونانية القديمة έξω ( إكسو ) بمعنى " خارجي " و θερμικός ( ثيرميكوس ) بمعنى " حراري " ) ^{[ 1 ]} بأنها عملية أو تفاعل ديناميكي حراري يُطلق الطاقة من النظام إلى محيطه ، ^{[ 2 ]} وعادةً ما تكون على شكل حرارة ، ولكن قد تكون أيضًا على شكل ضوء (مثل شرارة أو لهب أو وميض)، أو كهرباء (مثل بطارية)، أو صوت (مثل انفجار يُسمع عند احتراق الهيدروجين). وقد صاغ مصطلح "طارد للحرارة" الكيميائي الفرنسي مارسيلين بيرتيلو في القرن التاسع عشر . ^{[ 3 ]}  

إن عكس العملية الطاردة للحرارة هي العملية الماصة للحرارة ، وهي عملية تمتص الطاقة، عادةً على شكل حرارة. ^{[ 2 ]} يُطبق هذا المفهوم بشكل متكرر في العلوم الفيزيائية على التفاعلات الكيميائية حيث تتحول طاقة الرابطة الكيميائية إلى طاقة حرارية (حرارة).

يصف مصطلحا "طارد للحرارة" و"ماص للحرارة" نوعين من التفاعلات الكيميائية أو الأنظمة الموجودة في الطبيعة، كما يلي:

يشير مصطلح "طارد للحرارة" إلى عملية تحول يُطلق فيها نظام مغلق طاقة (حرارة) إلى المحيط، ويُعبر عنها بـ

${\displaystyle Q>0.}$

عندما يحدث التحول عند ضغط ثابت ودون تبادل للطاقة الكهربائية ، فإن كمية الحرارة Q تساوي التغير في المحتوى الحراري ، أي

${\displaystyle \Delta H<0,}$^{[ 10 ]}

بينما عند ثبات الحجم ، ووفقًا للقانون الأول للديناميكا الحرارية، فإن ذلك يساوي تغير الطاقة الداخلية ( U )، أي

${\displaystyle \Delta U=Q+0>0.}$

في النظام الأديباتي (أي النظام الذي لا يتبادل الحرارة مع المحيط)، تؤدي عملية طاردة للحرارة إلى زيادة في درجة حرارة النظام. ^{[ 11 ]}

في التفاعلات الكيميائية الطاردة للحرارة، تتخذ الحرارة المنبعثة من التفاعل شكل طاقة كهرومغناطيسية أو طاقة حركية للجزيئات. ^{[ 12 ]} يؤدي انتقال الإلكترونات من مستوى طاقة كمي إلى آخر إلى انبعاث ضوء. يعادل هذا الضوء في طاقته جزءًا من طاقة استقرار التفاعل الكيميائي، أي طاقة الرابطة . يمكن امتصاص هذا الضوء المنبعث بواسطة جزيئات أخرى في المحلول ، مما يؤدي إلى حركات انتقالية ودورانية جزيئية، وهو ما يُعرف بالمفهوم الكلاسيكي للحرارة. في التفاعل الطارد للحرارة، تكون طاقة التنشيط (الطاقة اللازمة لبدء التفاعل) أقل من الطاقة المنبعثة لاحقًا، لذا يكون هناك انبعاث صافٍ للطاقة. ^{[ 13 ]}

بعض الأمثلة على العمليات الطاردة للحرارة هي: ^{[ 14 ]}

• احتراق أنواع الوقود مثل الخشب والفحم والنفط / البترول​​
• تفاعل الثرميت ^{[ 15 ]}
• تفاعل الفلزات القلوية وغيرها من الفلزات ذات الكهروإيجابية العالية مع الماء
• تكثف بخار الماء في المطر
• خلط الماء مع الأحماض القوية أو القواعد القوية
• تفاعل الأحماض والقواعد​
• تجفيف الكربوهيدرات بواسطة حمض الكبريتيك
• تصلب الأسمنت والخرسانة​
• بعض تفاعلات البلمرة مثل تصلب راتنج الإيبوكسي
• تفاعل معظم المعادن مع الهالوجينات أو الأكسجين
• الاندماج النووي في القنابل الهيدروجينية وفي نوى النجوم (إلى حديد)
• الانشطار النووي للعناصر الثقيلة
• التفاعل بين الزنك وحمض الهيدروكلوريك
• التنفس الخلوي (تكسير الجلوكوز لإطلاق الطاقة في الخلايا)

تُعد التفاعلات الكيميائية الطاردة للحرارة أكثر تلقائية بشكل عام من نظيراتها، التفاعلات الماصة للحرارة . ^{[ 16 ]}

في التفاعل الكيميائي الحراري الطارد للحرارة، يمكن إدراج الحرارة ضمن نواتج التفاعل.

• مراقبة التفاعلات الطاردة للحرارة في تجربة بسيطة. مؤرشفة بتاريخ ٢٢ مايو ٢٠٠٦ في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine).