6: انرژی و فرآیندهای شیمیایی
- Page ID
- 217341
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\( \newcommand{\dsum}{\displaystyle\sum\limits} \)
\( \newcommand{\dint}{\displaystyle\int\limits} \)
\( \newcommand{\dlim}{\displaystyle\lim\limits} \)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\)
\( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\)
\( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\)
\( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
\( \newcommand{\vectorA}[1]{\vec{#1}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorAt}[1]{\vec{\text{#1}}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorB}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vectorC}[1]{\textbf{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorD}[1]{\overrightarrow{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorDt}[1]{\overrightarrow{\text{#1}}} \)
\( \newcommand{\vectE}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash{\mathbf {#1}}}} \)
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\(\newcommand{\longvect}{\overrightarrow}\)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\(\newcommand{\avec}{\mathbf a}\) \(\newcommand{\bvec}{\mathbf b}\) \(\newcommand{\cvec}{\mathbf c}\) \(\newcommand{\dvec}{\mathbf d}\) \(\newcommand{\dtil}{\widetilde{\mathbf d}}\) \(\newcommand{\evec}{\mathbf e}\) \(\newcommand{\fvec}{\mathbf f}\) \(\newcommand{\nvec}{\mathbf n}\) \(\newcommand{\pvec}{\mathbf p}\) \(\newcommand{\qvec}{\mathbf q}\) \(\newcommand{\svec}{\mathbf s}\) \(\newcommand{\tvec}{\mathbf t}\) \(\newcommand{\uvec}{\mathbf u}\) \(\newcommand{\vvec}{\mathbf v}\) \(\newcommand{\wvec}{\mathbf w}\) \(\newcommand{\xvec}{\mathbf x}\) \(\newcommand{\yvec}{\mathbf y}\) \(\newcommand{\zvec}{\mathbf z}\) \(\newcommand{\rvec}{\mathbf r}\) \(\newcommand{\mvec}{\mathbf m}\) \(\newcommand{\zerovec}{\mathbf 0}\) \(\newcommand{\onevec}{\mathbf 1}\) \(\newcommand{\real}{\mathbb R}\) \(\newcommand{\twovec}[2]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\ctwovec}[2]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\threevec}[3]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cthreevec}[3]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fourvec}[4]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfourvec}[4]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fivevec}[5]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfivevec}[5]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\mattwo}[4]{\left[\begin{array}{rr}#1 \amp #2 \\ #3 \amp #4 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\laspan}[1]{\text{Span}\{#1\}}\) \(\newcommand{\bcal}{\cal B}\) \(\newcommand{\ccal}{\cal C}\) \(\newcommand{\scal}{\cal S}\) \(\newcommand{\wcal}{\cal W}\) \(\newcommand{\ecal}{\cal E}\) \(\newcommand{\coords}[2]{\left\{#1\right\}_{#2}}\) \(\newcommand{\gray}[1]{\color{gray}{#1}}\) \(\newcommand{\lgray}[1]{\color{lightgray}{#1}}\) \(\newcommand{\rank}{\operatorname{rank}}\) \(\newcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\col}{\text{Col}}\) \(\renewcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\nul}{\text{Nul}}\) \(\newcommand{\var}{\text{Var}}\) \(\newcommand{\corr}{\text{corr}}\) \(\newcommand{\len}[1]{\left|#1\right|}\) \(\newcommand{\bbar}{\overline{\bvec}}\) \(\newcommand{\bhat}{\widehat{\bvec}}\) \(\newcommand{\bperp}{\bvec^\perp}\) \(\newcommand{\xhat}{\widehat{\xvec}}\) \(\newcommand{\vhat}{\widehat{\vvec}}\) \(\newcommand{\uhat}{\widehat{\uvec}}\) \(\newcommand{\what}{\widehat{\wvec}}\) \(\newcommand{\Sighat}{\widehat{\Sigma}}\) \(\newcommand{\lt}{<}\) \(\newcommand{\gt}{>}\) \(\newcommand{\amp}{&}\) \(\definecolor{fillinmathshade}{gray}{0.9}\)انرژی یک جزء حیاتی از جهان اطراف ما است. تقریبا هر فرایند فیزیکی و شیمیایی، از جمله تمام واکنش های شیمیایی که در فصل های قبل مورد بحث قرار گرفت، با تغییر انرژی همزمان رخ می دهد. در این فصل، ما ماهیت انرژی و چگونگی ارتباط انرژی و شیمی را بررسی خواهیم کرد.
- 6.1: مقدمه ای برای انرژی و فرآیندهای شیمیایی
- این صفحه متابولیسم را به عنوان یک سری از واکنش های شیمیایی در سلول هایی که انرژی را برای عملکردهای ضروری، از جمله تنظیم دما در اندوترم ها تولید می کنند، مورد بحث قرار می دهد. این اهمیت مسائل متابولیکی مانند تغییرات دما مربوط به تب در انسان را برجسته می کند. اندوترم ها ممکن است خواب زمستانی داشته باشند تا انرژی را در هنگام کمبود غذا حفظ کنند. در مقابل، اکتوترم ها برای کنترل دما به منابع گرمای خارجی وابسته هستند.
- ۶.۲: انرژی و واحدهای آن
- این صفحه انرژی را به عنوان توانایی انجام کار تعریف می کند و آن را به گرما و کالری در تغذیه و ورزش مرتبط می کند. این ماده انتقال انرژی بین اجسام با دماهای مختلف را توضیح می دهد و ژول ها را به عنوان واحد استاندارد انرژی، کار و گرما در کنار استفاده از کالری در تغذیه مشخص می کند. نمونه هایی از محتوای انرژی غذایی ارائه شده است، تاکید بر اهمیت تعادل انرژی از طریق رژیم غذایی و ورزش برای سلامتی، همراه با بحث در مورد هزینه های انرژی برای فعالیت های فیزیکی.
- 6.3: گرما و دما
- این صفحه مفهوم دما، تمایز آن از گرما و مقیاس های کلیدی دما را توضیح می دهد: فارنهایت، سلسیوس و کلوین. این رابطه بین انتقال حرارت و تغییر دما را مورد بحث قرار می دهد، ظرفیت حرارتی ویژه را معرفی می کند و نمونه هایی از محاسبات را برای مواد مختلف ارائه می دهد. دمای بدن، از جمله محدوده های طبیعی و شرایطی مانند تب و هیپوترمی، همراه با روش های اندازه گیری برجسته شده است.
- 6.4: تغییرات فاز
- این صفحه حالتهای ماده (جامد، مایع، گاز) و انرژی درگیر در تغییرات فاز را مورد بحث قرار میدهد که با افزودن گرما (گرماگیر) یا حذف (گرمازا) تعریف میشود. این نقاط ذوب و جوش، گرمای همجوشی و تبخیر را پوشش می دهد و نمونه هایی را برای محاسبه نیازهای حرارتی ارائه می دهد. تصعید معرفی شده است، نمونه ای از یخ خشک و پدیده های مرتبط مانند سوختن فریزر در غذاهای ذخیره شده است.
- 6.5: انرژی های پیوند و واکنش های شیمیایی
- این صفحه انرژی پیوند، تغییرات آنتالپی و طبقه بندی واکنش های شیمیایی به عنوان گرمازا یا گرماگیر را توضیح می دهد. این اتم ها ترکیبات تشکیل دهنده را به عنوان حرکتی به سمت حالت های انرژی پایین تر نشان می دهد. متن در مورد انرژی مورد نیاز برای شکستن پیوندها، نمونه هایی از واکنش ها (مانند هیدروژن و اکسیژن) برای محاسبات ΔH و نمایش های بصری نمودارهای انرژی بحث می کند.
- 6.6: انرژی واکنش های بیوشیمیایی
- این صفحه توضیح می دهد که چگونه تغییرات انرژی با واکنش های شیمیایی در بدن مرتبط است، با تمرکز بر اکسیداسیون گلوکز به عنوان یک منبع انرژی اولیه. این جزئیات انرژی ارائه شده توسط کربوهیدرات ها (4 kcal/g) و چربی ها (9 kcal/g) را نشان می دهد و یادآور می شود که تبدیل ATP حدود 7.5 کیلوکالری در مول را به فرآیندهای سلولی سوخت آزاد می کند. علاوه بر این، نقش متخصصان تغذیه در ارائه راهنمایی های تغذیه ای برای افزایش سلامت و مدیریت نگرانی های رژیم غذایی را برجسته می کند.
- 6.E: انرژی و فرآیندهای شیمیایی (تمرینات)
- این صفحه طبقهبندی واکنشهای شیمیایی را به دستههای گرمازا و گرماگیر شامل مثالها و جزئیات تغییر انرژی پوشش میدهد. این واکنش های بیوشیمیایی، محتوای کالری درشت مغذی و نیازهای کالری مرد بالغ را مورد توجه قرار می دهد. علاوه بر این، تمرینات مربوط به محاسبات انرژی، متابولیسم، گرمای ویژه و تغییرات دما را به همراه پاسخ های ارائه شده به این تمرینات ارائه می دهد.
- 6.S: انرژی و فرآیندهای شیمیایی (خلاصه)
- این صفحه در مورد مفاهیم انرژی و گرما، از جمله اندازه گیری آنها در ژول و کالری بحث می کند. این شامل انتقال حرارت و تغییرات فاز است که در دمای ثابت (همدما) رخ می دهد، گرمای ویژه، گرمای همجوشی و گرمای تبخیر را معرفی می کند. تغییرات انرژی در واکنشهای شیمیایی با انرژیهای پیوند مرتبط هستند، که بین واکنشهای گرمازا که انرژی آزاد میکنند و واکنشهای گرماگیر که آن را جذب میکنند تمایز قائل میشوند.