بخش ۲ | |||||||||||||
گرما و دما /a> | |||||||||||||
هر گاه دو جسم با دماهای متفاوت با هم تماس حاصل کنند گرما از جسمی که دمای بیشتر دارد به جسمی که دمای کمتری دارد جاری می شو. بنابر این می توان گفت که گرما نوعی انرژی است حال آنکه دما معیاری است که میزان سردی و گرمی اجسام را مشخص می کند. | |||||||||||||
یکاهای انرژی /a> | |||||||||||||
یکاها یا واحدهای رایج انرژی کالری و ژول هستند. کالری مقدار گرمای مورد نیاز برای افزایش دمای یک گرم آب خالص به اندازه یک درجه سلسیوس است. ژول انرژی لازم برای بالا بردن جسمی به جرم kg ۱ به ارتفاع10 CM از سطح زمین است . برای اندازه گیری مقادیر ترمودینامیکی بیشتر از kj و kcl استفاده می شود. | |||||||||||||
ظرفیت گرمای /a> | |||||||||||||
«ظرفیت گرمایی» یک جسم ، گرمای مورد نیاز برای افزایش دمای آن به اندازه یک درجه سلسیوس است. «ظرفیت گرمایی ویژه» گرمای مورد نیاز برای افزایش دمای یک گرم از جسمی به اندازه ی یک درجه سلسیوس است. q m.t = C ® مقدار گرمای مبادله شده تغییر دما × جرم جسم = ظرفیت گرمایی ویژه = 1075/5 g 45000 J (4/184 J. g -1. ْc) (10 ْC) m = | |||||||||||||
سیستم و خواص آن/a> | |||||||||||||
| |||||||||||||
خواص ترمودینامیکی : /a> | |||||||||||||
1- خواص مقداری : به مقدار ماده وابسته است مانند جرم و حجم | |||||||||||||
جریان انرژی در سیستم /a> | |||||||||||||
هر ذره در سیستم دارای انرژی جنبشی و پتانسیل است. مجموع این انرژیها برای ذرات تشکیل دهنده سیستم انرژی درونی سیستم نامیده می شود. در یک سیستم شیمیایی تغییر انرژی درونی Δ E عبارت است از : | |||||||||||||
نمودار/a> | |||||||||||||
تابع حالت و وابسته نبودن انرژی درونی به مسیر /a> | |||||||||||||
اگر برای انجام فرآیندی مسیرهای متفاوتی وجود داشته باشد، تغییر انرژی درونی سیستم در تمام مسیرها یکسان است و فقط به حالت آغازی و پایانی سیستم وابسته است بنابر این انرژی درونی یک تابع حالت است. به عنوان مثال یک واکنش گرماده مثل سوختن اکتان را در نظر بگیرید. | |||||||||||||
قانون اول ترمودینامیک/a> | |||||||||||||
انرژی کل جهان ثابت است. انرژی نه بوجود می آید و نه از بین می رود، اما می تواند به سه طریق زیر تغییر کند: | |||||||||||||
کار ناشی از انبساط/a> | |||||||||||||
وقتی گازی منبسط می شود روی محیط خود کار انجام می دهد و این نوع کار را کار انبساطی یا کار ناشی از انبساط می گویند. چون این نوع کار ناشی از تغییر حجم است. مقدار pv کار انجام شده توسط یک سیستم در فشار ثابت است. کار pv می تواند توسط واکنش شیمیایی که حجم آن در ضمن واکنش افزایش می یابد صورت گیرد. |
ادامه بخش دوم | ||
آنتالپی عبارت است از تغییر انرژی یک سیستم در فشار ثابت . آنتالپی یک تابع حالت است و تغییر آن فقط به آغازی و پایانی فرآیند بستگی دارد و با Δ H نشان داده می شود | ||
حالت استاندارد/a> | ||
برای اینکه اندازه گیری گرما همه ی واکنشها در شرایط یکسانی انجام گیرند، شرایط ویژه ای به نام حالت استاندارد ترمودینامیکی ، تعیین شده است. حالت استاندارد ترمودینامیکی ، پایدارترین شکل ماده خالص در فشار یک اتمسفر و دمایی مشخص (معمولاً دمای اتاق ، ۲۵ ْ C) تعریف می شود ، برای اینکه مشخص باشد اندازه گیریها در شرایط استاندارد انجام شده علامت « ْ» را بالای خاصیت اندازه گیری شده قرار می دهند. مثل ْ ΔH | ||
برخی از تغییر آنتالپی های مهم/a> | ||
1- آنتالپی تشکیل ( تشکیل ْ ΔH) : | ||
تعیین آنتالپی واکنشهای شیمیایی /a> | ||
| ||
روشهای غیرمستقیم تعیین آنتالپی /a> | ||
بر طبق قانون هس «اگر یک واکنش جمع دو یا چند واکنش دیگر باشد، Δ H واکنش کلی مجموع مقادیر Δ H همه ی واکنشهای تشکیل دهنده آن است. |
ادامه بخش دوم | ||||||||||
استفاده از آنتالپی پیوند برای محاسبه گرمای واکنش :/a> | ||||||||||
در یک واکنش شیمیایی برخی پیوندها در واکنش دهنده ها شکسته می شوند و پیوندهای تازه ای در فرآورده ها تشکیل می شود. می دانید که شکستن پیوندها گرماگیر و تشکیل پیوند گرماده است. انرژی پیوند KJ پیوند ۴۱۵ C- H ۳۹۲ C- CL ۲۴۰ CL– CL ۴۳۱ H - CL | ||||||||||
فرمول/a> | ||||||||||
(مجموع انرژی پیوندهای تشکیل شده) – ( مجموع انرژی پیوندهای شکسته شده) = واکنش H Δ | ||||||||||
آنتروپی و تعیین جهت واکنش ها/a>
| ||||||||||
مقدار بی نظمی یک سیستم یا بی نظمی مولکولی را آنتروپی می نامند. آنتروپی را با حرف «S» نشان می دهیم. | ||||||||||
در پیشرفت خود به خودی یک فرآیند دو عامل زیر دخالت دارند:/a> | ||||||||||
۱)کاهش سطح انرژی درونی مواد موجود در سیستم (از طریق آزاد ساختن انرژی و یا گرماده بودن) | ||||||||||
سوالات | ||||||||||
149/9 KJ- :پاسخ | ||||||||||
۲ – تعیین کنید چه مقدار گرما لازم است تا بتوانیم ۰۱ گرم آب مایع با دمای ْc ۹۲ را به بخار آب با دمای 115 ْc تبدیل کنیم. (گرمای تبخیر آب برابر 2260 j/g می باشد و ظرفیت گرمایی ویژه ی آب برابر 4/184 است )/a> | ||||||||||
۲۳۲۴j = q : پاسخ | ||||||||||
3– با توجه به مقادیر آنتالپی های سوختن داده شده برای مواد مقدار H Δ واکنش زیر را تعیین کنید. | ||||||||||
KJ 642- = ΔH : پاسخ | ||||||||||
4 – وقتی یک مول CH4 در فشار ثابت می سوزد مقدار 890 KJ انرژی گرمایی تولید می کند. اگر 5/8 g از گاز متان در فشار ثابت بسوزد مقدار H Δ مربوط به آن را محاسبه کنید./a> | ||||||||||
ΔH = گرمای آزاد شده = 320 | ||||||||||
5– یک سیستم با حجم 25 لیتر ، مقدار kj ۱ گرما جذب می کند. مقدار ΔE سیستم را در حالتهای زیر محاسبه کنید. /a> | ||||||||||
الف ) اگر گرما در حجم ثابت توسط سیستم جذب شود. 1KJ = ΔE : پاسخ | ||||||||||
6– در یک ظرف گرماسنج 50 g از محلول سدیم هیدورکسید و 50g از محلول هیدروکلریک اسید با دمای ۲۲ cْ را واکنش می دهیم. دما افزایش می یابد و به 28/87 ْc می رسد. اگر از ظرفیت گرمایی ویژه ی گرما سنج صرف نظر شود مقدار گرمای آزاد شده در واکنش زیر را محاسبه کنید/a> | ||||||||||
(HCL (aq) + NaOH (aq) ® NaCL (aq) + H2O (l | ||||||||||
7– با دردست داشتن معادله های زیر : | ||||||||||
ΔH = 81/5 KJ | ||||||||||
8– مقدار 15g از یک نمونه از فلز طلا ( با ظرفیت گرمایی مولی برابر با j. c-1.mol-1۲۵/۴ ) حرارت داده می شود تا از دمای 16/1 ْc به دمای 49/3 ْC برسد. مقدار گرمای جذب شده توسط طلا را محاسبه کنید./a> | ||||||||||
AU = 197 g/mol | ||||||||||
۱۰ – یک قطعه فلز آهن به جرم 25 و دمای 14/4 Cْدر تماس با یک قطعه طلا به جرم 35g و دمای 64/1 قرار گرفته است؟ | ||||||||||
الف )28/6 ْC |
منبع: شبکه آموزش