אנרגיה כימית
האנרגיה המוסתרת בתוך החומרים-ממזון ועד דלק
מהי אנרגיה כימית?
מזון
פחמימות, שומנים וחלבונים מכילים אנרגיה כימית.
הגוף "שורף" מזון ומשחרר אנרגיה לתנועה וחום.
דלקים
בנזין, סולר, גז-כולם עשירים באנרגיה כימית.
שריפה משחררת חום ותנועה (במנועים).
סוללות
תגובות כימיות יוצרות זרם חשמלי.
אנרגיה כימית הופכת לחשמל!
איך הגוף משתמש באנרגיה כימית?
מנגנון חילוף החומרים הפיזיולוגי משמש כריאקטור רב-עוצמה הממיר מזון לאנרגיה. תהליך הרס הקשרים הכימיים במולקולות עתירות פחמן מספק את הדלק הביולוגי לפעילות התאית התקינה (ATP):
התהליך:
1. אוכלים מזון-מכניסים פחמימות, שומנים, חלבונים
2. עיכול-הגוף מפרק את המזון למולקולות קטנות
3. נשימה תאית-התאים "שורפים" את המולקולות עם חמצן
4. שחרור אנרגיה-האנרגיה משמשת ל:
• תנועת שרירים
• חום גוף (37°C)
• פעילות מוח
• בניית תאים חדשים
בלי מזון-אין אנרגיה. לכן חשוב לאכול ארוחות סדירות!
תכולת אנרגיה במזונות
| מזון | כמות | אנרגיה (קילוקלוריות) |
|---|---|---|
| תפוח | 1 בינוני | 95 |
| פרוסת לחם | 1 | 80 |
| ביצה | 1 גדולה | 70 |
| חזה עוף | 100 גרם | 165 |
| שוקולד | חפיסה (100 גרם) | 550 |
| בנזין | 1 ליטר | 8,000 (!) |
* בנזין עשיר באנרגיה-אבל הוא רעיל ולא לאכילה!
מה קורה בשריפה?
חומר בעירה + חמצן ← פחמן דו-חמצני + מים + אנרגיה
הקשרים הכימיים במולקולות נשברים ומשחררים חום ואור!
דוגמאות לשריפה
• נר-שעווה נשרפת ונותנת אור וחום
• גפרור-חומרים כימיים בראש נשרפים
• מנוע מכונית-בנזין נשרף ומניע פיסטונים
• מדורה-עץ נשרף ומחמם
פוטוסינתזה-הכיוון ההפוך!
צמחים עושים את ההפך משריפה:
- קולטים אנרגיית אור מהשמש
- לוקחים פחמן דו-חמצני מהאוויר ומים מהקרקע
- בונים סוכרים (פחמימות) ומשחררים חמצן
- מאחסנים את האנרגיה בקשרים כימיים!
- כשאנחנו אוכלים את הצמח-משחררים את האנרגיה הזו
שאלה לחשיבה
אם שורפים 100 גרם עץ לחלוטין, כמה ישקול האפר שנשאר?
לפי חוק שימור המסה במערכת פתוחה, האפר שיישאר בתום הבעירה ישקול חלקיק זעיר בלבד מהמסה המקורית. זאת בנימוק שמרבית הפחמנים שעקדו את העץ הפכו בתגובה הכימית המהירה לסוכני גז אטמוספריים (פחמן דו-חמצני ואדי מים) שהתנדפו בחלל.
נפט, פחם וגז טבעי נקראים "דלקים מאובנים"-למה?
לפני מיליוני שנים, צמחים וחיות מתו ונקברו באדמה. במשך מיליוני שנים, חום ולחץ הפכו אותם לנפט ופחם.
האנרגיה בדלקים האלה היא אנרגיית השמש העתיקה שהצמחים קלטו!
הבעיה: שריפת דלקים מאובנים משחררת CO₂ ותורמת להתחממות הגלובלית.
שאלה לחשיבה
איפה "נשמרת" אנרגיה כימית, ומה קורה לה בתגובה כימית?
בקשרים בין אטומים במולקולות. כששוברים או יוצרים קשרים, אנרגיה משתחררת או נבלעת-למשל בבעירה או בסוללה.