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Diagrama energético

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Diagrama energético
Un diagrama de energía es un gráfico de energía que ilustra el proceso que ocurre a lo largo de una reacción. Los diagramas de energía también pueden definirse como la visualización de una configuración electrónica en orbitales; cada representación es un electrón de un orbital con una flecha. Por ejemplo, en un diagrama de energía las flechas que apuntan hacia arriba representan un electrón con un espín positivo. A su vez, las flechas que apuntan hacia abajo, representan un electrón con un espín negativo.

Diagrama energético

Hay dos tipos de diagramas de energía. Los diagramas de termodinámica o de química orgánica, que muestran la cantidad de energía generada o gastada a lo largo de una reacción; empezando por los elementos como reactivos, pasando por un estado de transición, hasta los productos.

Y los diagramas de la química inorgánica, que sirven para demostrar las órbitas moleculares según el nivel de energía que tienen los átomos.

Tipos de diagramas de energía

Diagramas de termodinámica

Los diagramas termodinámicos son diagramas utilizados para representar los estados termodinámicos de un material (típicamente fluido) y las consecuencias de la manipulación de este material.

Por ejemplo, un diagrama de temperatura entrópica puede ser usado para demostrar el comportamiento de un fluido cuando cambia a través de un compresor.

Diagrama de Sankey

Los diagramas de Sankey son diagramas de energía en los que el grosor de las flechas se muestra en proporción a la cantidad de flujo. Un ejemplo puede ilustrarse como sigue:

Este diagrama representa todo el flujo de energía primaria de una fábrica. El grosor de las tiras es directamente proporcional a la energía producida, utilizada y perdida.

Las fuentes de energía primaria son el gas, la electricidad y el carbón/petróleo y representan la entrada de energía en el lado izquierdo del diagrama.

También se pueden visualizar los gastos de energía, el flujo de material a nivel regional o nacional, y el desglose del coste de un elemento o servicios.

Estos diagramas hacen hincapié visualmente en las grandes transferencias o flujos de energía dentro de un sistema.

Y son muy útiles para localizar las contribuciones dominantes a un flujo general. A menudo estos diagramas muestran las cantidades mantenidas dentro de los límites de un sistema definido.

Diagrama P-V

Se utiliza para describir los cambios correspondientes a las mediciones de volumen y presión en el sistema. Se utilizan comúnmente en termodinámica, fisiología cardiovascular y fisiología respiratoria.

Los diagramas P-V fueron originalmente llamados diagramas indicadores. Se desarrollaron en el siglo XVIII como herramientas para comprender la eficiencia de las máquinas de vapor.

Un diagrama P-V muestra el cambio en la presión P con respecto al volumen de V de algún proceso o procesos.

En termodinámica, estos procesos forman un ciclo, de modo que cuando el ciclo se completa no hay ningún cambio en el estado del sistema; como por ejemplo en un aparato que vuelve a su presión y volumen iniciales.

La figura muestra las características de un diagrama P-V típico. Se pueden observar varios estados enumerados (de 1 a 4).

El camino entre cada estado consiste en algún proceso (de A a D) que altera la presión o el volumen del sistema ( o ambos).

Diagrama T-S

Se utiliza en termodinámica para visualizar los cambios de temperatura y la entropía específica durante un proceso o ciclo termodinámico.

Es muy útil y una herramienta muy común en la zona, en particular porque ayuda a visualizar la transferencia de calor durante un proceso.

En el caso de los procesos reversibles o ideales, el área bajo la curva T-S de un proceso es el calor transferido al sistema durante ese proceso.

Un proceso isoentrópico se traza como una línea vertical en un diagrama T-S, mientras que un proceso isotérmico se traza como una línea horizontal.

Este ejemplo muestra un ciclo termodinámico que tiene lugar a una temperatura de tanque caliente Tc, y una temperatura de tanque frío Tc. En un proceso reversible, la zona roja Qc es la cantidad de energía intercambiada entre el sistema y el tanque frío.

La zona blanca W es la cantidad de trabajo de energía intercambiada entre el sistema y sus alrededores. La cantidad de calor Qh intercambiado entre el tanque caliente es la suma de los dos.

Si el ciclo se mueve hacia la derecha significa que es un motor de calor que está liberando trabajo. Si el ciclo se mueve en dirección opuesta, es una bomba de calor que recibe trabajo y mueve el calor Qh del tanque frío al tanque caliente.

Diagramas de la química inorgánica

Sirven para representar o esbozar las órbitas moleculares relacionadas con los átomos y su nivel de energía.

Diagrama de energía potencial de etano

Las diferentes conformaciones de etano no tendrán la misma energía ya que tienen una repulsión electrónica diferente entre los hidrógenos.

A medida que la molécula gira, a partir de una conformación ya alternada, la distancia entre los átomos de hidrógeno de los grupos metilo particulares comienza a disminuir. La energía potencial de ese sistema aumentará hasta alcanzar una conformación eclipsada

Los diferentes tipos de energía pueden ser representados gráficamente entre las diversas conformaciones. En el diagrama de etano se puede ver cómo las conformaciones eclipsadas son los máximos de energía; por otro lado las alternadas serían los mínimos.

En este diagrama de energía potencial del etano, partimos de una conformación eclipsada. Luego hacemos giros de 60° a 60° hasta llegar a 360°.

Las diferentes conformaciones se pueden clasificar según la energía. Por ejemplo, las alternas 1, 3 y 5 tienen la misma energía (0). Por otro lado, las conformaciones 2, 4 y 6 tendrán más energía como consecuencia de los eclipses de hidrógeno