Hóa năng là một trong những dạng năng lượng tồn tại trong tự nhiên, đóng vai trò quan trọng trong sinh học, đời sống và công nghiệp. Vậy bạn có biết hóa năng là gì? Cùng chúng tôi tìm hiểu ngay sau đây nhé.

Hóa năng là gì?

Hóa năng hay còn được gọi đầy đủ là năng lượng hóa học, có tên tiếng Anh là chemical energy. Năng lượng hóa học là năng lượng được lưu trữ trong các liên kết của các hợp chất hóa học, như nguyên tử và phân tử. Các nguyên tử liên kết càng chặt chẽ thì càng tích trữ nhiều năng lượng.

Năng lượng này có thể được giải phóng khi các nguyên tử bị tách ra và các liên kết được hình thành theo một cách mới. Quá trình này là nguồn cung cấp năng lượng cho các phản ứng hóa học và là nguồn gốc của mọi năng lượng hóa học. Thông thường, một khi hóa năng được giải phóng khỏi một chất thì chất đó sẽ chuyển hóa thành một chất hoàn toàn mới.

Bởi vì hóa năng được lưu trữ nên nó là một dạng năng lượng tiềm năng. Khi một phản ứng hóa học xảy ra, năng lượng hóa học được lưu trữ sẽ được giải phóng. Nhiệt thường được tạo ra như một sản phẩm phụ của phản ứng hóa học – đây được gọi là phản ứng tỏa nhiệt.

Hóa năng hoạt động như thế nào?

Phần lớn, hóa năng được lưu trữ trong các liên kết hóa học. Trong một phản ứng hóa học, các liên kết hóa học bị phá vỡ và các liên kết mới được hình thành, biến sản phẩm thành chất phản ứng. Khi phá vỡ liên kết sẽ giải phóng nhiều hóa năng hơn so với việc hình thành liên kết mới sẽ hấp thụ, khi đó phản ứng tỏa nhiệt và nhiệt được giải phóng.

Tuy nhiên, đôi khi cần nhiều năng lượng hơn để hình thành liên kết hóa học để tạo ra sản phẩm hơn là phá vỡ liên kết khi giải phóng chất phản ứng. Loại phản ứng hóa học này hấp thụ nhiệt hoặc năng lượng khác và thu nhiệt. Cả phản ứng tỏa nhiệt và phản ứng thu nhiệt đều liên quan đến hóa năng vì năng lượng được chuyển đổi thành dạng khác bằng phản ứng hóa học.

Ví dụ về hóa năng là gì?

Nhiên liệu là một dạng hóa năng quen thuộc. Trong khi quá trình đốt cháy là một ví dụ về giải phóng hóa năng. Chúng ta có một số ví dụ cụ thể về hóa năng như sau:

• Than, gỗ, sinh khối, khí tự nhiên, propage: Phản ứng đốt cháy những nguyên liệu này sẽ chuyển đổi năng lượng hóa học thành ánh sáng và nhiệt.
• Dầu mỏ: Có thể được đốt cháy để giải phóng ánh sáng và nhiệt hoặc biến đổi thành một dạng hóa năng khác, chẳng hạn như xăng.
• Pin hóa học: Pin lưu trữ hóa năng để chuyển hóa thành điện năng.

• Thức ăn: Quá trình tiêu hóa chuyển đổi hóa năng thành các dạng năng lượng khác được tế bào sử dụng.
• Túi khí: Túi khí chứa hợp chất natri azide, chất này sẽ bốc cháy khi túi được kích hoạt. Phản ứng tạo ra khí nitơ làm đầy túi khí, chuyển đổi năng lượng hóa học thành động năng.
• Xăng: Là một loại năng lượng hóa học được đốt cháy để chạy ô tô, xe máy,… Năng lượng hóa học cuối cùng được chuyển đổi thành động năng.
• Túi chườm nóng: Phản ứng hóa học tạo ra nhiệt hoặc năng lượng nhiệt.
• Diêm: Quẹt diêm sẽ chuyển hóa các chất hóa học trên đầu que diêm thành các hợp chất khác, giải phóng ánh sáng và nhiệt.
• Quang hợp: Là quá trình biến đổi ánh sáng (năng lượng mặt trời) thành năng lượng hóa học (đường glucose).
• Hô hấp tế bào: Đây là một tập hợp các phản ứng biến đổi năng lượng hóa học trong glucose thành năng lượng hóa học trong ATP, một dạng mà cơ thể chúng ta có thể sử dụng.

Ưu điểm và nhược điểm của hóa năng

Hóa năng có cả ưu điểm và hạn chế, cụ thể như sau:

Ưu điểm

Loại năng lượng này được sử dụng trong đời sống, công nghiệp và sản xuất vì có những ưu điểm nhất định.

• Hóa năng là dạng năng lượng tập trung cao độ, nghĩa là một lượng nhỏ nhiên liệu hóa học có thể giải phóng một lượng năng lượng lớn.
• Các phản ứng hóa học diễn ra để sản xuất hóa năng có thể tạo ra các loại vật chất khác nhau. Trong nhiều trường hợp có thể sử dụng hóa năng để thu được vật liệu mới.
• Nó cho phép tái sử dụng và tận dụng các chất thải. Ví dụ ethanol sinh học và các nhiên liệu sinh học khác được hình thành từ chất hữu cơ mà nếu không sử dụng thì sẽ bị phân hủy vô ích.
• Hóa năng là năng lượng có thể dự trữ. Bạn hoàn toàn có thể dự trữ loại năng lượng này để sử dụng khi cần thiết rất tiện dụng.

• Tương đối rẻ tiền, dùng để sản xuất và có sẵn rộng rãi nên hóa năng trở thành một nguồn năng lượng tiết kiệm chi phí.
• Hóa năng có thể được sử dụng để tạo ra điện thông qua việc sử dụng pin nhiên liệu hoặc động cơ đốt trong.
• Hóa năng có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các phương tiện giao thông như ô tô, xe máy, máy bay thông qua việc sử dụng nhiên liệu xăng hoặc dầu diesel.
• Hóa năng có thể được sử dụng trong nhiều quy trình công nghiệp khác nhau như hàn và cắt, cung cấp nguồn năng lượng hữu ích cho sản xuất và xây dựng.

Nhược điểm

Bên cạnh ưu điểm thì hóa năng cũng có một số nhược điểm.

• Các nguồn năng lượng hóa học, chẳng hạn như nhiên liệu hóa thạch, không thể tái tạo và có thể cạn kiệt theo thời gian.
• Việc đốt cháy nhiên liệu hóa học sẽ giải phóng các chất ô nhiễm có hại, có thể có tác động tiêu cực đến môi trường và sức khỏe con người.
• Việc khai thác, vận chuyển và sử dụng nhiên liệu hóa học có thể nguy hiểm và tai nạn có thể gây ra hậu quả nghiêm trọng.
• Sự phụ thuộc vào các nguồn năng lượng hóa học có thể dẫn đến thiếu an ninh năng lượng và có thể khiến một quốc gia dễ bị tổn thương trước những tác động từ bên ngoài.
• Chi phí sản xuất năng lượng từ các nguồn hóa học có thể cao, đặc biệt trong trường hợp khai thác nhiên liệu hóa thạch từ các khu vực xa xôi hoặc khó tiếp cận.
• Việc bảo trì và thay thế thiết bị dùng để khai thác và chuyển đổi năng lượng hóa học cũng có thể tốn kém.
• Chúng đòi hỏi đầu vào liên tục. Để một phản ứng hóa học diễn ra, nó phải luôn tiêu thụ hoặc đốt cháy chất hữu cơ để cung cấp cho phản ứng hóa học.

Vai trò của hóa năng là gì?

Hóa năng được sử dụng rất phổ biến, ứng dụng vào nhiều lĩnh vực đời sống cũng như sản xuất. Nó có những vai trò cụ thể trong các lĩnh vực như sau:

Đối với đời sống

Hóa năng có trong thức ăn con người tiêu thụ hàng ngày. Nó giúp hình thành nhiệt năng làm nóng cơ thể, chuyển hóa thành động năng để thực hiện những hoạt động vận động,…

Ngoài ra, thông qua quá trình chuyển hóa năng lượng của thức ăn, hóa năng có thể được chuyển đổi thành những dạng năng lượng khác nhau nhằm phục vụ các mục đích riêng của cơ thể con người.

Chuyển hóa năng lượng có vai trò quan trọng trong việc cung cấp năng lượng cho những hoạt động sinh hoạt của sinh vật. Nếu quá trình chuyển hóa năng lượng bị gián đoạn, thì sự sống của sinh vật cũng sẽ bị ảnh hưởng.

Đối với sản xuất công nghiệp

Trong lĩnh vực sản xuất và công nghiệp, hóa năng có vai trò rất quan trọng. Khi tiến hành đốt cháy các nguồn nhiên liệu, hóa năng có trong chúng có thể chuyển hóa thành quang năng và nhiệt năng. Các loại năng lượng này đóng góp lớn vào các hoạt động sản xuất công nghiệp.

Các lĩnh vực khác

Bên cạnh đó, hóa năng còn có thể được áp dụng trong nhiều ngành khác như lĩnh vực y tế, sản xuất điện, sản xuất tiêu dùng,…

Trên đây là những thông tin tổng hợp để giải đáp nghi vấn hóa năng là gì. Những ưu điểm và nhược điểm của hóa năng cho chúng ta thấy rằng nó rất hữu ích khi được kiểm soát hợp lý. Hy vọng những chia sẻ trên đây có thể giúp quý vị hiểu hơn về năng lượng này.

>>> Xem thêm bài viết: Công cơ học là gì? Ví dụ, điều kiện về công cơ học