Ratkaisu lämmitä miten lasketut, sovellukset ja harjoitukset

Hän liuos o Liuoksen entalpia on lämpö, ​​joka absorboi tai irrottaa liuottimen tietyn määrän liukenemisprosessin aikana, vakiopaineen tilanteessa.

Kun kemiallinen reaktio tapahtuu, tarvitaan energiaa sekä linkkien muodostamiseen että katkaisemiseksi, jotka mahdollistavat uusien aineiden muodostumisen. Energia, joka virtaa siten, että nämä prosessit tapahtuvat, on lämpöä, ja termokemia on tieteen haara, joka vastaa niiden tutkimisesta.

Lähde: Pixnio.

Termin suhteen entalpía, tämä Sitä käytetään lämmönvirtauksen soittamiseen, kun kemialliset prosessit tapahtuvat vakioissa paine -olosuhteissa. Tämän termin luominen johtuu hollantilaisesta fyysikosta Heike Kamerlingh Onesista (1853 - 1926), sama, joka löysi suprajohtavuuden.

[TOC]

Kuinka se lasketaan?

Entalpian löytämiseksi on välttämätöntä aloittaa ensimmäisestä termodynamiikan laista, jossa tarkastellaan, että järjestelmän sisäisen energian ΔU variaatio johtuu lämmön absorboidusta Q: sta ja ulkoisen aineen tekemästä siitä tekemästä: Wew W: n tekemisestä:

ΔU = Q + W

Missä työ on negatiivinen integraali ennen paineen painetilavuutta tilavuuden differentiaalimuutoksella. Tämä määritelmä vastaa voiman skalaarituotteen negatiivista integraalia mekaanisen työn vektorin siirtymällä:

Kun edellä mainitut vakiopaineolosuhteet kohdistetaan, P voi olla pois integraalista; Siksi työ on:

W = -p (v_F -V_jompikumpi) = -PδV

-Entalpian ilmaus

Jos tämä tulos korvataan δTAI on saatu:

Δu = q - pδV

Q = δU + pδV = u_F - TAI_jompikumpi + P (v_F -V_jompikumpi) = U_F + PV_F - (Tai_jompikumpi + PV_jompikumpi -A

Määrä U + pv Sitä kutsutaan entalpía H, jotta:

Q = h_F - H_jompikumpi = ΔH

Entalpia mitataan Joulesissa, koska se on energiaa.

Se voi palvella sinua: erot nopeuden ja nopeuden välillä (esimerkkien kanssa)

Ratkaisun entalpia

Liuoksen alkuperäiset komponentit ovat liuennettua ja liuotinta, ja niillä on alkuperäinen entalpia. Kun tämä ratkaisu toteutetaan, sillä on oma entalpia.

Tässä tapauksessa voit ilmaista entalpian variaation Joulesissa seuraavasti:

ΔH = H_ratkaisu - H_reagenssit

Tai tavanomaisessa entalpian muodossa ΔH^jompikumpi, Missä tulos on joulissa/molissa

ΔH^jompikumpi = H^jompikumpi _ratkaisu - H^jompikumpi_reagenssit

Jos reaktio antaa lämpöä, merkki ΔH Se on negatiivinen (eksoterminen prosessi), jos se imee lämpöä (endoterminen prosessi), merkki on positiivinen. Ja luonnollisesti ratkaisun entalpian arvo riippuu lopullisen liuoksen pitoisuudesta.

Sovellukset

Monet ioniset yhdisteet ovat liukoisia polaarisiin liuottimiin, kuten veteen. Suolaliuoksia (natriumkloridi) vedessä tai suolavedessä käytetään yleisesti. Nyt ratkaisun entalpiaa voidaan pitää kahden energian osuutena:

- Yksi rikkoa liuenneen liuotin ja liuotinlinkit

- Toinen vaaditaan uuden liuoksen linkkien muodostumisessa.

Vesisuolan liukenemisen tapauksessa on tiedettävä niin nimetty Kiinteän verran entalpia ja Kosteus Liuoksen muodostamiseksi veden tapauksessa. Jos kyse ei ole vedestä, niin sitä kutsutaan Entalpia.

Se Retikulaarinen entalpia Ionisen verkon repeämälle on välttämätöntä energiaa ja muodostaa kaasumaiset ionit, prosessi, joka on aina endoterminen, koska kiinteälle on annettava energiaa erottaakseen sen sisäministeriksi ja viemään ne kaasumaiseen tilaan.

Toisaalta nesteytysprosessit ovat aina eksotermisiä, koska hydratoidut ionit ovat stabiilia kuin ionit kaasumaisessa tilassa.

Tällä tavoin liuoksen luominen voi olla eksoterminen tai endoterminen.

Voi palvella sinua: aaltoilevat ilmiöt

Mittaukset kalorimetrillä

Käytännössä on mahdollista mitata ΔH Kalorimetrissä, joka koostuu pohjimmiltaan eristetystä astiasta, joka on varustettu lämpömittarilla ja levottomuudella.

Astian suhteen vettä kaadetaan melkein aina, mikä on kalorimetrinen nestemäinen par excellence, koska sen ominaisuudet ovat yleinen viite kaikille nesteille.

Lavoisier käyttää vanhaa kalorimetriä. Lähde: Gustavocarra [CC BY-SA 4.0 (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by-SA/4.0)].

Tietenkin kalorimetrimateriaalit puuttuvat myös lämmönvaihtoon veden lisäksi. Mutta koko sarjan kalorikapasiteetti, nimeltään vakio kalorimetristä, voidaan määrittää erikseen reaktiosta ja ottaa sitten huomioon, kun se tapahtuu.

Energiatasapaino on seuraava, muistaen tilanteen, että järjestelmässä ei ole energiavuotoja:

ΔH _ratkaisu + ΔH _vettä + C _kalorimetri ΔT = 0

Mistä:

ΔH _ratkaisu = - m _vettä . c _vettä . ΔT - c _kalorimetri ΔT = -q _vettä - Q - _kalorimetri

Ja tavallisen entalpian hankkiminen:

Missä:

- Soluto -massa: m_s

- Liuenneen aineen molekyylipaino: m_s

- Vesimassa: m_vettä

- Vesimolekyylipaino: M_vettä

- Vesimolaarinen lämpökapasiteetti: c_{vesi; m}*

- Lämpötilan muutos: Δt

*C_P vettä on 75.291 J/mol . K -k -

Ratkaisut

-Harjoitus 1

KOH -kiinteä kaliummuodostus entalpia on δH^jompikumpi = +426 kJ/mol, Nestemäinen vesi H₂Tai se on 285.9 kJ/mol.

On myös tiedossa, että kun metallinen kaliumhydroksidi reagoi nestemäisen veden, vedyn ja δ: n kanssaH^jompikumpi = -2011 kJ/mol. Laske näiden tietojen avulla KOH -liuoksen endalpia vedessä.

Ratkaisu

- Koh on halveksittava komponentteissaan:

Koho_kiinteä → K_kiinteä + ½ o₂ + ½ h₂;  ΔH^jompikumpi = - 426 kJ/mol

- Nestemäistä vettä muodostuu:

Voi palvella sinua: klassisen ja modernin fysiikan haarat

½ o₂ + ½ h₂ → H₂JOMPIKUMPI_Nestemäinen;  ΔH^jompikumpi = -285.9 kJ/mol

- Nyt sinun on muodostettava ratkaisu:

K -k -_kiinteä + H₂O → ½ h₂ + Koho_vesipitoinen ; ΔH^jompikumpi = -2011 KJ/mol

Huomaa, että Koh -hajoamisen entalpian merkki on sijoitettu, mikä johtuu Hess -laista: Kun reagensseista tulee tuotteita, entalpian muutos ei riipu toimenpiteistä peräkkäin ja kun yhtälö tarvitaan sijoittamiseen, kuten kuten Tässä tapauksessa entalpia muuttaa merkkejä.

Energiatasapaino on entalpian algebrallinen summa:

- 426 KJ/K - 285.9 kJ/mol - 2011 kJ/mol = -2722,9 kJ/mol

-Harjoitus 2

Seuraavan reaktion liukenemisliuos määritetään vakiopainikalorimetrissä ja tiedetään, että kalorimetrivakio on 342.5 j/k. Kun yksi liukenee.423 g natriumsulfaattia na₂Sw₄ vuonna 100.34 g vettä, lämpötilan vaihtelu on 0.037 k. Laske NA: n standardiliuosliuos₂Sw₄ Näistä tiedoista.

Ratkaisu

Ratkaisun vakio entalpia on selvää aiemmin annettuun yhtälöstä:

Ja lasketaan seuraavien taulukoisten tietojen avulla:

Natriumsulfaatille: m_s = 142.04 g/mol; m_s = 1.423 g

Ja vedelle: m_vettä = 100.34 g; M_vettä = 18.02 g/mol; C_{vesi; m} = 75.291 J/K Mol

ΔT = 0.037 k

C _kalorimetri = 342.5 j/k

Viitteet

1. Cengel, ja. 2012.Termodynamiikka. 7. ed. MC.Graw Hill. 782 - 790
2. Engel, t. 2007. Johdanto fysikaalis -ohjelmaan: Termodynamiikka. Pearson -koulutus. 63-78.
3. Giancoli, D.  2006. Fysiikka: sovellusten periaatteet. 6. ... Ed Prentice Hall. 384-391.
4. Maron, S. 2002. Fysikaalis -perusteet. Limusa. 152-155.
5. Serway, R., Jewett, J. (2008). Fysiikka tieteen ja tekniikan fysiikka. Osa 1. Seitsemäs. Ed. Cengage -oppiminen. 553-567.