عملية ماصة للحرارة

العملية الماصة للحرارة هي عملية كيميائية أو فيزيائية تمتص الحرارة من محيطها. ^{[ 1 ]} من منظور الديناميكا الحرارية ، هي عملية ديناميكية حرارية ينتج عنها زيادة في المحتوى الحراري H (أو الطاقة الداخلية U ) للنظام. ^{[ 2 ]} في العملية الماصة للحرارة، تُعتبر الحرارة التي يمتصها النظام بمثابة انتقال للطاقة الحرارية إليه. وبالتالي، يؤدي التفاعل الماص للحرارة عمومًا إلى انخفاض درجة حرارة المحيط. ^{[ 1 ]}

صاغ هذا المصطلح الكيميائي الفرنسي مارسيلين بيرتيلو في القرن التاسع عشر . ^{[ 3 ]} ويأتي مصطلح "ماص للحرارة " من الكلمتين اليونانيتين ἔνδον ( إندون ) بمعنى "داخل" وθερμ- ( ثيرم ) بمعنى "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 ^]

العملية الطاردة للحرارة هي عكس العملية الماصة للحرارة ، وهي عملية تُطلق أو "تُطلق" الطاقة، عادةً على شكل حرارة وأحيانًا على شكل طاقة كهربائية . ^{[ 1 ]} لذا، يشير مصطلح "ماص للحرارة" في كلمة "ماص للحرارة" إلى الطاقة أو الحرارة الداخلة، بينما يشير مصطلح " طارد للحرارة" في كلمة "طارد للحرارة" إلى الطاقة أو الحرارة الخارجة. في كلتا الحالتين (ماص للحرارة وطارد للحرارة)، يشير البادئة إلى وجهة الحرارة (أو الطاقة الكهربائية) أثناء حدوث العملية. ^{[ 6 ]}

نتيجةً لتكوّن الروابط وانكسارها خلال العمليات المختلفة (تغيرات الحالة، التفاعلات الكيميائية)، يحدث عادةً تغير في الطاقة. إذا كانت طاقة تكوّن الروابط أكبر من طاقة انكسارها، فإن الطاقة تُطلق. يُعرف هذا بالتفاعل الطارد للحرارة. أما إذا كانت الطاقة اللازمة لكسر الروابط أكبر من الطاقة المنبعثة، فإن الطاقة تُمتص. لذلك، يُعرف هذا بالتفاعل الماص للحرارة . ^{[ 7 ]}

يعتمد حدوث عملية ما تلقائيًا ليس فقط على تغير المحتوى الحراري ، بل أيضًا على تغير الإنتروبيا ( ΔS ) ودرجة الحرارة المطلقة (T) . إذا كانت العملية تلقائية عند درجة حرارة معينة، فإن طاقة جيبس ​​الحرة (G = H – TS) للنواتج تكون أقل من طاقة جيبس ​​الحرة للمتفاعلات ( عملية طاردة للطاقة ) ^{[ 2 ]} ، حتى لو كان المحتوى الحراري للنواتج أعلى. لذا، تتطلب العملية الماصة للحرارة عادةً زيادةً مواتية في الإنتروبيا ( ΔS > 0 ) في النظام تتغلب على الزيادة غير المواتية في المحتوى الحراري، بحيث يبقى ΔG < 0. في حين أن التحولات الطورية الماصة للحرارة إلى حالات أكثر اضطرابًا ذات إنتروبيا أعلى، مثل الانصهار والتبخر، شائعة، فإن العمليات الكيميائية التلقائية عند درجات حرارة معتدلة نادرًا ما تكون ماصة للحرارة . ^{[ 8 ]} عادةً ما تؤدي الزيادة في المحتوى الحراري ∆H ≫ 0 في عملية افتراضية ماصة للحرارة بشدة إلى ∆G = ∆H – T∆S > 0 ، مما يعني أن العملية لن تحدث (إلا إذا دُفعت بطاقة كهربائية أو فوتونية). ومن أمثلة العمليات الماصة للحرارة والطاردة للطاقة ما يلي :

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

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

• تبخر
• التسامي
• تكسير الألكانات​
• التحلل الحراري
• التحلل المائي
• التخليق النووي للعناصر الأثقل من النيكل في النوى النجمية ^{[ 9 ]}
• يمكن للنيوترونات عالية الطاقة أن تنتج التريتيوم من الليثيوم-7 في عملية ماصة للحرارة، تستهلك 2.466 ميغا إلكترون فولت . وقد اكتُشف ذلك عندما أسفرت التجربة النووية "كاسل برافو" عام 1954 عن إنتاجية عالية بشكل غير متوقع. ^{[ 10 ]}
• الاندماج النووي للعناصر الأثقل من الحديد في المستعرات العظمى ^{[ 11 ]}
• إذابة هيدروكسيد الباريوم وكلوريد الأمونيوم معًا

إن مصطلحي "ماص للحرارة" و "ماص للحرارة" مشتقان من الكلمتين اليونانيتين ἔνδον endon بمعنى "داخل" و θέρμη thermē بمعنى "حرارة"، ولكن اعتمادًا على السياق، يمكن أن يكون لهما معانٍ مختلفة تمامًا.

في الفيزياء، ينطبق علم الديناميكا الحرارية على العمليات التي تشمل نظامًا ومحيطه، ويُستخدم مصطلح "ماص للحرارة" لوصف التفاعل الذي يمتص فيه النظام الطاقة "داخله" (مقابل التفاعل "الطارد للحرارة" الذي يطلق الطاقة "خارجه"). ^{[ 12 ] [ 13 ]}

في علم الأحياء، يُعرف تنظيم الحرارة بأنه قدرة الكائن الحي على الحفاظ على درجة حرارة جسمه، ويشير مصطلح " ذوات الدم الحار " إلى الكائن الحي الذي يستطيع القيام بذلك "من الداخل" باستخدام الحرارة المنبعثة من وظائفه الجسدية الداخلية (مقابل " ذوات الدم البارد " التي تعتمد على مصادر الحرارة الخارجية والبيئية) للحفاظ على درجة حرارة مناسبة. ^{[ 14 ]}

• التفاعلات الطاردة للحرارة والماصة للحرارة – مسرد المصطلحات الخاص بصحائف بيانات سلامة المواد (MSDS) في شركة Interactive Learning Paradigms, Incorporated