能量

湮滅(Annihilation)

2011/11/23
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湮滅(Annihilation)
國立臺灣大學化學系學士生張育唐/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

湮滅(Annihilation)，字面上意指物質的消滅，是當一個粒子(particle)與其相對應的反粒子(antiparticle)互相碰撞之 後，物質粒子轉變為高能光子(photon)型式的電磁波，例如電子(electron)與正子(positron)的湮滅（式一）、以及質子 (proton)與反質子(anti-proton)的湮滅：
e + e+ → γ + γ        （式一）

由於該粒子與反粒子兩者的量子態彼此相反，當兩者碰撞後物質粒子雖然消失，但不是什麼都沒有了，由於能量守恆以及動量(momentum)守恆、角動量(angular momentum)守恆等物理定律，粒子湮滅還是有存留下來的東西，那就是能量。根據愛因斯坦的能量守恆定律(E = mc2)0.5克物質湮滅所產生的能量約100萬千卡，相當於廣島原爆釋出的能量。

低能量的湮滅，所產生的粒子為光子，光子為無質量之粒子，如上述之電子與正電子的湮滅。這是因為電子所擁有的質量能量(mass-energy)太低，不 具產生較重新物質粒子之條件。此外由於粒子本身的靜止能(rest energy)不夠高，因此只足夠產生兩個或是多個的γ射線光子；因為在電子與正電子碰撞湮滅的瞬間，兩者為靜止，系統動量為0，必須有兩個相反方向的光 子產生才能維持動量守恆。

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彈卡計(Bomb calorimeter)

2011/11/11
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彈卡計(Bomb calorimeter)
國立臺灣大學化學工程系碩士生吳宗澤/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

彈卡計(Bomb calorimeter)是一種定體積的卡計(Calorimeter)，用來測量反應的燃燒熱(Heat of combustion)。一般彈卡計的裝置如下圖所示：

圖一、彈卡計的示意。(圖片來源：http://chemistry.umeche.maine.edu/~amar/spring2011/bomb.html)

彈卡計為一不鏽鋼製反應容器，內有一不鏽鋼製的高壓罐，這是因為燃燒反應前後系統體積不變，導致使系統壓力變大，故需要在能耐高壓的反應槽內進行，反應物 放置於高壓罐中的樣品杯內。將秤好重量的反應物放入樣品杯中之後，小心密封住，並且在樣品杯內填充純氧。填充純氧的原因是為了確保燃燒時有足夠的氧氣供應 使反應物可以燃燒完全；如果燃燒不完全，則會有部分的試料並沒有成功燃燒，那麼所求得的數據是完全不準的。完成氧氣的填充之後，將高壓罐放入反應容器中， 在反應容器內加入一定量的水，接上溫度計，點火線，攪拌棒等等，將反應容器放於絕熱環境內避免反應中系統和大氣進行熱交換，就完成了以彈卡計測量燃燒熱的 準備步驟。

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石油的脫硫化(Desulfurization of Petroleum)

2011/11/11
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石油的脫硫化(Desulfurization of Petroleum)
國立臺灣大學化學系學士生陳佳翰/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

石油的脫硫化，是在天然氣、汽油、燃油或石化原料（例如：異丙苯）已分餾出之後、要加工或燃燒之前，將其中的含硫化合物去除之的前處理。

石油是由古生物動物遺骸，在高溫高壓下長時間轉化形成，而動物體組成多為蛋白質，故石油含硫量大，其重量百分比有0.5~6%。若未經處理而直接作為燃料使用，則會排放出大量酸性氣體，如二氧化硫等，造成酸雨危害環境。

圖一、含硫燃油的燃燒。

除造成酸雨危害之外，未經脫硫處理的石化原料，在後續的加工過程中易使催化劑失活、變質。例如以沸石(zeolite)裂解重油時，硫醇與硫醚會放出硫分子；硫分子會附著在沸石表面，阻擋反應物與催化劑接觸，造成沸石失活、裂解效率驟降。

圖二、含硫燃油的裂解。

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賈法尼電池

2011/11/03
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賈法尼電池(Galvanic Cell)
國立臺灣大學化學系學士生張育唐/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

賈法尼電池(Galvanic Cell)，將自發性氧化還原化反應產生的化學能轉換成電能用以做功的裝置，例如鋅銅電池。（圖一）又稱作伏打電池（Voltaic cell，注意不是伏打電堆voltaic pile），是電化電池(Electrochemical cell)的一種。

圖一、賈法尼電池（圖片來源：http://en.wikipedia.org/wiki/File:Galvanic_Cell.svg）

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絕熱過程(Adiabatic process)

2011/06/02
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絕熱過程(Adiabatic process)
國立臺灣大學化學系學士生張育唐/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯


絕熱過程是在熱力學(thermodynamics)當中常見的一個變化過程，指沒有任何能量以熱的形式進出系統(A process in which no energy as heat flows into or out of the system)。絕熱過程中系統不會與外界交換熱量、粒子，具有熱力學上重要的特性，經常被在熱力學當中被討論。

以熱力學方程式來解釋絕熱系統。在熱力學中，第一熱力學定律(The first law of thermodynamics)告訴我們：能量守恆；故系統內的能量為系統內所有粒子的位能與動能的總和。系統的內能(Internal energy, U)會因為熱(Heat, q)與功(Work, w)改變，所以內能的變化就可以表示為：

ΔU = q + w

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煤(Coal)

2011/05/12
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煤(Coal)
國立臺灣大學化學系學士生張育唐/國立台灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

煤(Coal)，一種可燃燒的黑色或棕黑礦石。煤為古代植物遺骸在地下受壓力、熱隨時間轉化而成的生物礦石，一般而言，根據煤的碳化(Carbonizing)比率不同，由低到高依序可以分為泥煤(Peat)、褐煤(Lignite)、煙煤(Bituminous coal)、無煙煤等。其組成元素成份如下：

表一、煤的組成元素比例

 

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石油分餾及其主要產物的用途

2010/11/02
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石油分餾及其主要產物的用途(The Fractional Distillation of The Petroleum)
臺北縣私立淡江高級中學化學科賴亭吟老師/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

石油(Petroleum)是由超過8000種不同分子大小的碳氫化合物（及少量硫化合物）所組成的混合物。石油在使用前必須經過加工處理，才能製成適合各種用途的石油產品。常見的處理方法為分餾法(Fractionation)，利用分子大小不同，沸點不同的原理，將石油中的碳氫化合物予以分離，再以化學處理方法提高產品的價值。

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92、95、98無鉛汽油

2010/11/02
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92、95、98無鉛汽油 (Unleaded Gasoline #92、#95、#98)
臺北縣私立淡江高級中學化學科賴亭吟老師/國立臺灣大學化學系陳藹然博士責任編輯

現代人的交通工具離不開汽機車，汽機車的動力來源為燃燒石油，但是當你到加油站加油時看到琳琅滿目的油品時，你瞭解這些油品的成份與不同嗎。譬如無鉛汽油，加油站提供 92、95、98三等級，這三個數字又代表什麼意義呢？

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海洋熱能轉換發展史（Development of Ocean Thermal Energy Conversion）

2009/11/18
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海洋熱能轉換發展史（Development of Ocean Thermal Energy Conversion）
台東專校化學科鍾玉峰退休老師/國立中山大學化學系張祖辛副教授責任編輯

OTEC雖然是很先進的科技，卻有很長的發展歷史，在19世紀，就有許多嘗試性的發展與技術性的改進。1881年，法國物理學家達森瓦（Jacques Arsene d’Arsoval）提議開發海洋的熱能，後來達森瓦的學生克勞德（Georges Claude），1930年在古巴實際建造了第一座OTEC電廠，用低壓渦輪機（low-pressure turbine）生產了22kW的電力。

1931 年泰斯勒（Nikola Tesla）發表 “未來動力”的論點，涵蓋了海洋熱能的開發，開始他還對其論點感到很興奮，後來的結論是OTEC的工程浩大，不適合大規模發展。

1936年克勞德在巴西外海停泊的一個壹萬噸的貨船上，蓋了另一座OTEC，結果被天氣與海浪摧毀。

1956年克勞德又在亞必強（Abidjan）為非洲象牙海岸國家設計了一個3MW的OTEC，那時恰逢石油大量開採，大家利用便宜的石油發電，所以這OTEC始終沒蓋成。

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