Eisimpleir de Cheistean Deasbaid Teirme-cheimigeachd
Pendahuuan
'S e meur de cheimigeachd a th' ann an teirme-cheimigeachd a bhios a' sgrùdadh a' cheangail eadar ath-bheachdan ceimigeach agus atharrachaidhean lùtha, gu h-àraidh ann an cruth teas. 'S e cuspair cudromach a th' ann an ceimigeachd fiosaigeach oir tha e gar cuideachadh le bhith a' tuigsinn mar a thèid lùth a ghluasad agus a chruth-atharrachadh rè ath-bheachdan ceimigeach. San artaigil seo, bruidhnidh sinn air grunn eisimpleirean de dhuilgheadasan teirme-cheimigeachd gus na bun-bheachdan sin a shoilleireachadh.
Eisimpleir Ceist 1: Atharrachadh ann an Enthalpy Losgaidh
Ceist:
Is e -1367 kJ/mol enthalpy losgaidh (ΔHc) ethanol (C2H5OH). Obraich a-mach meud an lùth a thèid a leigeil ma sgaoil nuair a thèid 2 mhòl de ethanol a losgadh gu tur!
Deasbad:
Is e an t-atharrachadh enthalpy losgaidh (ΔHc) an lùth a thèid a leigeil ma sgaoil nuair a thèid aon mhòl de stuth a losgadh gu tur ann an ocsaidean. Airson ethanol, tha ΔHc = -1367 kJ/mol.
Ma thèid 2 mhòlan de ethanol a losgadh, is e seo an ìre lùtha a thèid a leigeil ma sgaoil:
[Sgaoileadh lùtha = 2, mol uair (-1367, kJ/mol)]
Lùth sgaoilidh = -2734, kJ
Mar sin, nuair a thèid 2 mhòl de ethanol a losgadh gu tur, is e -2734 kJ an lùth a thèid a leigeil ma sgaoil.
Eisimpleir Ceist 2: A’ tomhas entalpaidh ath-bhualadh bho dhàta entalpaidh cruthachaidh
Ceist:
Cleachd an dàta enthalpy àbhaisteach de chruthachadh a leanas gus enthalpy ath-bhualadh cruthachadh smùid uisge obrachadh a-mach:
– (ΔH_f^(H2(g)) = 0, kJ/mol)
– (ΔH_f^(O_2(g)) = 0, kJ/mol)
– (Delta H_f^circum(H_2O(g)) = -241.8, kJ/mol)
Ath-bhualadh:
[\text{H}_2(g) + \frac{1}{2}\text{O}_2(g) \rightarrow \text{H}_2\text{O}(g) \]
Deasbad:
Faodar enthalpy an ath-bhualaidh (\(\Delta H_{\text{rxn}}\)) obrachadh a-mach a’ cleachdadh enthalpy àbhaisteach cruthachaidh (\(\Delta H_{\text{f}}^{\circ}\)) leis an fhoirmle:
[ ΔH_rxn = ΔH_f^toradh – ΔH_f^toradh]
Airson an ath-bhualadh seo:
[ ΔH_rxn = ΔH_f^(H²O(g)) – [ ΔH_f^(H²(g)) + [1}{2 ΔH_f^(O²(g))]
Cuir a-steach luach enthalpy a’ chruthachaidh:
[ΔH_rxn = -241.8, kJ/mol – [0 + \frac{1}{2} × 0]]
[ΔH_rxn = -241.8, kJ/mol]
Mar sin, is e -241.8 kJ / mol an enthalpy ath-bhualadh airson cruthachadh ceò uisge.
Eisimpleir Ceist 3: Lagh Hess
Ceist:
Obraich a-mach an t-atharrachadh enthalpy (ΔH) airson an ath-bhualadh a leanas:
[ C(s) + 1/2 O_2(g) rightarrow CO(g)]
Cleachd an dàta a leanas:
1. \(\text{C(s)} + \text{O}_2(g) \text{CO}_2(g) \text{DelH = -393.5 \text{kJ}\)
2. (CO(g) + 1/2 O²(g) = CO²(g), ΔH = -283.0, kJ)
Deasbad:
Cleachd Lagh Hess a tha ag ràdh ma ghabhas ath-bhualadh ceimigeach a chur an cèill mar suim grunn ath-bheachdan eile, gur e an t-atharrachadh enthalpy den ath-bhualadh iomlan suim nan atharrachaidhean enthalpy de na h-ath-bheachdan sin.
Ceum 1: Sgrìobh an ath-bhualadh a dh’ fheumar a thionndadh air ais no atharrachadh gus a bhith co-ionnan ris an ath-bhualadh targaid:
– Ath-bhualadh (1): \(\text{C(s)} + \text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO}_2(g) \, ΔH = -393.5 \, \text{kJ}\)
– Ath-bhualadh (2): (CO(g) + 1/2 O²(g) CO²(g), ΔH = -283.0, kJ)
Ceum 2: Ath-bhualadh (2) a thionndadh air ais agus comharra ΔH atharrachadh:
[CO₂(g) + CO(g) + 1/2 O₂(g), ΔH = 283.0, kJ
Ceum 3: Cuir freagairt (1) agus freagairt air ais (2) ris:
[C(s) + O²(g) CO²(g), ΔH = -393.5, kJ
[CO₂(g) + CO(g) + 1/2 O₂(g), ΔH = 283.0, kJ
Ceum 4: Cuir an dà ath-bhualadh ris:
[ C(s) + O²(g) + CO²(g) saighead CO²(g) + CO(g) + 1/2 O²(g)
Bidh sìmpleachadh a’ leantainn gu:
[ C(s) + 1/2 O_2(g) rightarrow CO(g)]
Atharrachadh iomlan entalpy (\(\Delta H\)):
[ΔH = -393.5, kJ + 283.0, kJ = -110.5, kJ]
Mar sin, is e -110.5 kJ an t-atharrachadh enthalpy airson an ath-bhualadh.
Eisimpleir Ceist 4: Calorimetry
Ceist:
Ann an deuchainn calorimetry, tha 50 g de dh’uisge (c = 4.18 J/g°C) air a theasachadh bho 25°C gu 75°C. Obraich a-mach an ìre teas (q) a tha a dhìth.
Deasbad:
Faodar an ìre teas (q) a tha a dhìth airson uisge a theasachadh obrachadh a-mach leis an fhoirmle seo:
[q = m ⋅c ⋅DeltaT]
– m = mais uisge = 50 g
– c = comas teas sònraichte = 4.18 J/g°C
– \(\DeltaT = \) atharrachadh ann an teòthachd \( = 75°C – 25°C = 50°C \)
[q = 50, g × 4.18, J/g°C × 50°C]
\[ q = 10450 \, \text{J} \]
Mar sin, is e 10450 J an teas a dh’fheumar gus 50 g de dh’uisge a theasachadh bho 25°C gu 75°C.
Penutup
Tha an deasbad air na duilgheadasan eisimpleireach gu h-àrd a’ toirt sealladh farsaing mionaideach air mar as urrainnear bun-bheachdan teirme-cheimigeach a chur an sàs gus diofar dhuilgheadasan co-cheangailte ri ath-bheachdan ceimigeach agus cruth-atharrachaidhean lùtha fhuasgladh. Tha teirme-cheimigeachd deatamach ann an diofar raointean, a’ gabhail a-steach gnìomhachas, lùth, agus rannsachadh saidheansail, oir leigidh e leinn na cruth-atharrachaidhean lùtha a tha a’ tachairt ann an ath-bheachdan ceimigeach a thuigsinn agus a làimhseachadh. Le deagh thuigse air teirme-cheimigeachd, is urrainn dhuinn pròiseasan nas èifeachdaiche a dhealbhadh agus teicneòlasan ùra, nas càirdeile don àrainneachd, a leasachadh.
