化學能

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介紹

化學反應過程中以各種形式釋放的能量稱為化學能。這種能量主要以熱的形式釋放，包括熱能、機械能和動能。化學能也被認為是一種勢能。

這種能量通常儲存在像原子和分子這樣的化合物的鍵中。然後，原子或分子中的能量在化學反應中釋放出來，併產生熱量作為副產品，這被確定為放熱反應。儲存化學能的例子包括石油、天然氣、生物質、煤和電池。從一種物質中釋放出來的化學能完全轉化成新的物質。

什麼是化學能？

• 化學能通常作為動能、熱能和聲能轉移到周圍環境。

• 在化學反應過程中，化學能以熱的形式釋放，這種型別的反應通常被稱為放熱反應 (Masa *et al*. 2020)。

• 食品中存在的化學能通常被身體轉化為機械能和熱能。汽油和糖等化學物質中的能量被稱為化學能。

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圖1：水的電解

它也是一種勢能，根據其位置儲存在材料中。儲存在煤中的化學能轉化為電能後，用於發電廠。用於電力供應的電池中的能量被稱為電解。

化學能的來源和例子

以下列出了活生物體在日常生活中使用的化學能的例子。

• 煤、天然氣、生物質和木材：燃燒反應有助於將這些材料中的化學能轉化為光能和熱能。

• 丙烷和石油：它們經常被燃燒以釋放熱量和光線或其他化學能，如汽油 (Ager *et al*. 2018)。

• 光合作用：光合作用是植物在白天製造食物的基本過程。在這個過程中，太陽能轉化為化學能。

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圖2：光合作用是化學能產生的一個例子

• 冷熱敷：在冷敷的情況下，化學能被化學反應吸收。在熱敷的情況下，化學反應產生熱能和光能。這兩種材料都用於運動。

• 細胞呼吸：在這裡，一組反應將葡萄糖的化學能轉化為活體用來生存和呼吸的ATP化學能。

• 食物：活生物體中的消化過程有助於將化學能連線到其他能量，這些能量被身體細胞用來正常運作。

• 化學電池：儲存的化學能轉化為用於電力供應的電力。

影響化學能的因素

物質所具有的能量取決於其相對於其他物體的位置或位置、電荷和內應力，通常被稱為勢能。化學能是一種勢能形式，因為它可以根據其位置儲存在各種材料中 (Aslam *et al*. 2018)。這種勢能分為兩大類：彈性勢能和重力勢能。有幾個因素會影響化學能，如下所示。

• 物質的質量會影響物體的能量及其行為特性。

• 月球的引力場強度是地球的1/6，這表示引力、能量和重量在兩者中不可能相等。

• 在引力場中，物質的高度表示物質根據其質量所具有的勢能大小。

化學能：應用

從食物到自然資源，化學能的應用非常廣泛，如下所示。

• 活生物體以食物的形式消耗化學能。食物中發生的化學反應是由於原子之間鍵的斷裂。食物中產生的能量使生物保持溫暖，並有助於生長和運動 (Banerjee *et al*. 2021)。

• 燃燒乾木頭也會以熱能的形式釋放化學能。這種化學能轉化為熱能和光能。木材完全燃燒後會變成灰燼，這是一種新產品。

• 化學能的其他應用包括煤、生物質、電池、石油、化石燃料和汽車安全氣囊。

結論

如今最廣泛使用的能源被稱為化學能。這是一種不可再生能源，應謹慎使用，浪費它會降低環境的可持續性。在化學反應中，當化合物的鍵斷裂時，會導致新的鍵形成以及光能和熱能的釋放。釋放化學能的主要化學反應型別包括單置換、合成、酸鹼、燃燒、雙置換和分解反應。在活體中，當食物分解並釋放化學能時，該過程被稱為消化。

常見問題

Q1. 化學能是什麼意思？

儲存在連線一個原子與其他原子或分子與其他分子的鍵中的能量被稱為化學能。作為化學能的副產品，通常會產生熱量，這種反應被稱為放熱反應。

Q2. 化學能是如何利用的？

化學能是日常生活中最廣泛使用的能量，因為它對生命的存在和自然界至關重要。日常生活中使用的化學能的主要例子是食物和木材中的化學能。

Q3. 儲存化學能的例子有哪些？

這種能量也稱為勢能，因為它可以根據其位置儲存在材料中。儲存化學能的主要例子包括煤、生物質、石油、化學電池和車輛安全氣囊。

Q4. 化學能的來源有哪些？

周圍環境中有多種化學能來源。這些包括可燃液體燃料，例如甲烷和天然氣，是化學能的重要形式，對世界經濟增長做出了巨大貢獻。其他來源包括食物、電池、呼吸作用、光合作用、爆炸物、木材、煤和運動中使用的冷敷。

參考文獻

期刊

Ager, J. W., & Lapkin, A. A. (2018). 化學儲存可再生能源. *Science*, 360(6390), 707-708. Retrieved from: https://www.osti.gov/servlets/purl/1482533 Aslam, U., Rao, V. G., Chavez, S., & Linic, S. (2018). 等離激元金屬奈米結構上太陽能到化學能的催化轉化. *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). 用於太陽能到化學能轉換的聚合物光催化劑. *Nature Reviews Materials*, 6(2), 168-190. Retrieved from: https://epub.ub.uni-muenchen.de

Masa, J., Andronescu, C., & Schuhmann, W. (2020). 電催化作為可持續可再生能源的紐帶：活性、穩定性和選擇性的哥爾迪之結. *Angewandte Chemie International Edition*, 59(36), 15298-15312. Retrieved from: https://onlinelibrary.wiley.com

網站

thoughtco (2022). *關於光合作用的產物是什麼？* Retrieved from: https://www.thoughtco.com [檢索日期：2022年6月27日]