Cov Cai Thermochemical hauv Physics
Thermochemistry yog ib ceg ntawm kev tshawb fawb uas kawm txog kev sib raug zoo ntawm cov tshuaj lom neeg (lossis kev hloov pauv ntawm lub cev hauv ib yam khoom) thiab lub zog thermal (kub). Hauv cov ntsiab lus ntawm physics, thermochemistry ua haujlwm ua tus choj tseem ceeb ntawm cov tswv yim ntawm lub zog, cua sov, kev ua haujlwm, thiab kev hloov pauv hauv lub xeev ntawm cov khoom. Thaum muaj kev tshuaj lom neeg, lub zog yeej tsis "tshwm sim" lossis "ploj mus" yam tsis muaj qhov cim. Lub zog tsuas yog hloov daim ntawv: los ntawm lub zog tshuaj mus rau cua sov, lossis vice versa - cua sov raug nqus los tsav cov kev hloov pauv tshuaj. Cov ntsiab cai tswj hwm qhov no tau muab sau ua ke hauv cov cai ntawm thermochemistry, uas yog lub hauv paus rau kev xam cov cua sov ntawm kev tshuaj lom neeg, kev siv zog zoo, thiab txawm tias kev tsim qauv kev lag luam.
Cov Ntsiab Lus Tseem Ceeb: Cov Txheej Txheem, Ib puag ncig, thiab Qhov Kub ntawm Kev Tshwm Sim
Yuav kom nkag siab txog cov kev cai ntawm thermochemistry, thawj qhov uas yuav tsum nkag siab yog cov lus txhais ntawm lub cev thiab ib puag ncig. Ib lub cev yog ib feem ntawm lub ntiaj teb uas peb tab tom kawm - piv txwv li, cov tshuaj uas ua rau hauv ib lub nkoj. Ib puag ncig yog txhua yam sab nraum lub cev. Kev sib pauv zog ntawm ib lub cev thiab nws ib puag ncig feem ntau tshwm sim hauv daim ntawv ntawm cua sov.
Qhov kub ntawm cov tshuaj tiv thaiv feem ntau yog qhia ua qhov kev hloov pauv hauv enthalpy, uas yog lub cim los ntawm ΔH. Enthalpy yog qhov ntau thermodynamic uas sawv cev rau "cov ntsiab lus zog" ntawm lub kaw lus ntawm qhov siab tas li, thiab muaj txiaj ntsig zoo vim tias ntau cov tshuaj tiv thaiv tshwm sim ntawm qhov siab ntawm huab cua. Feem ntau:
- Yog tias lub kaw lus tso cua sov rau ib puag ncig, qhov kev ua haujlwm yog exothermic thiab ΔH yog negative (ΔH < 0). - Yog tias lub kaw lus nqus cua sov los ntawm ib puag ncig, qhov kev ua haujlwm yog endothermic thiab ΔH yog positive (ΔH > 0).
Ib qho piv txwv yooj yim ntawm kev ua kom sov yog kev hlawv roj, thaum ib qho piv txwv ntawm kev ua kom sov yog cov txheej txheem ntawm photosynthesis (uas xav tau lub zog los ntawm lub hnub ci).
Txoj Cai Lij Choj Txog Kev Txuag Zog Ua Lub Hauv Paus ntawm Thermochemistry
Tom qab tag nrho cov kev cai lij choj ntawm thermochemistry yog ib lub hauv paus ntsiab lus zoo ntawm physics: Txoj Cai ntawm Kev Txuag Zog, uas yog lub hauv paus ntawm Txoj Cai Thawj ntawm Thermodynamics. Txoj cai no hais tias lub zog tsis tuaj yeem tsim lossis rhuav tshem, tsuas yog hloov pauv daim ntawv. Hauv thermodynamic notation, qhov kev hloov pauv ntawm lub zog sab hauv (ΔU) yog cuam tshuam nrog cua sov (Q) thiab ua haujlwm (W) los ntawm:
ΔU = Q − W
Lub cim thiab kev txhais ntawm kev ua haujlwm yuav txawv nyob ntawm seb muaj kev lig kev cai li cas, tab sis lub tswv yim yooj yim yog tib yam: yog tias ib lub kaw lus tau txais cua sov, nws lub zog sab hauv feem ntau yuav nce ntxiv; yog tias lub kaw lus ua haujlwm rau ib puag ncig, nws lub zog sab hauv feem ntau yuav txo qis. Hauv ntau qhov xwm txheej thermochemical—tshwj xeeb tshaj yog ntawm qhov siab tas li—enthalpy (H) feem ntau siv, yog li cua sov ntawm qhov siab tas li yog sib npaug rau ΔH.
Nrog lub hauv paus no, thermochemistry saib cov tshuaj tiv thaiv tsis yog tsuas yog kev hloov pauv hauv cov khoom xwb, tab sis kuj yog kev hloov pauv hauv lub zog uas tuaj yeem suav tau meej.
Txoj Cai Hess: Qhov Kub ntawm Kev Ua Haujlwm yog Txoj Kev Ywj Pheej
Ib qho ntawm cov kev cai tseem ceeb tshaj plaws ntawm thermochemistry yog Hess's Law. Txoj cai no hais tias tag nrho cov kev hloov pauv enthalpy ntawm ib qho kev tshuaj tiv thaiv tsuas yog nyob ntawm qhov pib thiab qhov kawg, tsis yog nyob ntawm txoj kev tshuaj tiv thaiv. Qhov no txhais tau tias yog tias ib qho kev tshuaj tiv thaiv tuaj yeem tshwm sim hauv ntau kauj ruam, qhov ntau ntawm cov cua sov (ΔH) tsim tawm lossis nqus tau yuav sib npaug rau cov cua sov ntawm kev tshuaj tiv thaiv ncaj qha, tsuav yog cov reactants thiab cov khoom kawg yog tib yam.
Yog hais tias qhov kev tshuaj tiv thaiv A → B raug faib ua:
– A → C (ΔH₁)
– C → B (ΔH₂)
yog li ntawd:
ΔH tag nrho = ΔH₁ + ΔH₂
Txoj Cai Hess muaj txiaj ntsig zoo vim tias ntau yam kev tshuaj tiv thaiv nyuaj rau ntsuas lawv qhov kub ntawm kev tshuaj tiv thaiv ncaj qha. Los ntawm kev rhuav tshem cov tshuaj tiv thaiv mus rau hauv cov kauj ruam uas cov ntaub ntawv muaj, peb tuaj yeem xam ΔH tsis ncaj qha. Hauv kev siv thiab kev lag luam physics, txoj cai no pab kwv yees qhov xav tau lub zog ntawm cov txheej txheem tshuaj lom neeg, xws li kev tsim ammonia, kev ua kom hlau zoo, thiab txawm tias cov tshuaj tiv thaiv hauv roj teeb.
Txoj Cai Lavoisier-Laplace: Cov Kev Tawm Tsam Rov Qab Muaj ΔH ntawm Cov Cim Sib Txawv
Lwm txoj cai thermochemical tseem ceeb yog Lavoisier-Laplace Law, uas hais tias qhov kub ntawm kev tshuaj tiv thaiv ntawm ib qho txheej txheem yog sib npaug hauv qhov loj tab sis sib txawv hauv lub cim rau qhov kub ntawm qhov kev tshuaj tiv thaiv rov qab. Hauv lwm lo lus:
Yog tias qhov kev tshuaj tiv thaiv:
A → B muaj ΔH = x,
ces qhov kev cuam tshuam rov qab:
B → A muaj ΔH = −x.
Lub hauv paus ntsiab lus no zoo li yooj yim, tab sis nws yog qhov tseem ceeb. Nws hais tias kev hloov pauv zog ua raws li lub xeev sib xws: yog tias muaj qee qhov zog raug tso tawm los ntawm A mus rau B, ces tib lub zog yuav tsum tau nqus kom rov qab los ntawm B mus rau A. Lub hauv paus ntsiab lus no yog siv rau hauv kev tshuaj xyuas cov voj voog zog, suav nrog cov cav cua sov, cov tshuab txias, thiab kev suav ntawm cov zog sib txuas hauv cov molecules.
Enthalpy ntawm kev tsim thiab Enthalpy ntawm kev sib xyaw ua ke
Yuav kom yooj yim rau kev suav thermochemical, cov kws tshawb fawb txhais ntau hom enthalpies txheem:
1. Tus qauv enthalpy ntawm kev tsim (ΔHf°)
Qhov no yog qhov kev hloov pauv enthalpy thaum 1 mole ntawm ib qho tshuaj sib xyaw ua ke los ntawm nws cov ntsiab lus nyob rau hauv cov xwm txheej txheem (feem ntau yog 1 atm thiab 25 ° C). Tus nqi no yog "lub hauv paus tseem ceeb" hauv kev xam ΔH ntawm kev ua tshuaj.
2. Tus qauv enthalpy ntawm combustion (ΔHc°)
Nws yog qhov kev hloov pauv enthalpy thaum 1 mole ntawm ib yam khoom raug hlawv tag nrho hauv oxygen. Kev hlawv feem ntau yog exothermic, yog li ΔHc° feem ntau yog qhov tsis zoo.
Nrog rau cov ntaub ntawv enthalpy ntawm kev tsim, qhov kev hloov pauv enthalpy ntawm cov tshuaj tiv thaiv tuaj yeem suav los ntawm:
ΔH reaction = Σ(ΔHf° khoom) − Σ(ΔHf° reactant)
Cov mis no feem ntau siv rau hauv kev siv tshuaj lom neeg thiab tshuaj lom neeg, tshwj xeeb tshaj yog thaum kawm txog cov tshuaj tiv thaiv nyob rau hauv cov xwm txheej ze-tus qauv.
Calorimetry: Yuav Ua Li Cas Ntsuas Qhov Kub ntawm Kev Ua Haujlwm
Cov kev cai ntawm thermochemistry tsis yog tsuas yog kev xav xwb tab sis kuj tuaj yeem sim ua sim. Cov txheej txheem tseem ceeb rau kev ntsuas qhov kub ntawm kev ua haujlwm yog calorimetry, uas yog kev ntsuas kev sib pauv cua sov siv calorimeter.
Hauv kev sim calorimetry yooj yim, qhov kub uas tso tawm lossis nqus los ntawm kev ua haujlwm yuav hloov qhov kub ntawm cov dej ib puag ncig lossis lwm yam khoom. Qhov kev sib raug zoo yooj yim yog:
Q = mc ΔT
nrog:
- Q = cua sov (Joules)
- m = pawg (kg los yog g)
– c = qhov kub tshwj xeeb (J/kg·K lossis J/g·°C)
- ΔT = kev hloov pauv ntawm qhov kub thiab txias
Hauv lub tshuab ntsuas kub ntawm lub foob pob, qhov kev sib xyaw ua ke tshwm sim hauv lub thawv kaw, tswj qhov ntim tas li. Qhov no muaj feem cuam tshuam nrog kev hloov pauv ntawm lub zog sab hauv (ΔU), tab sis tuaj yeem hloov mus rau ΔH yog tias tsim nyog.
Qhov Tseem Ceeb Hauv Physics Thiab Lub Neej Tiag Tiag
Kev siv tshuab thermochemistry muaj feem cuam tshuam dav hauv kev siv physics. Hauv kev siv zog, nws pab txiav txim siab qhov calorific nqi ntawm cov roj, uas yog qhov tseem ceeb rau kev tsim hluav taws xob, lub cav tsheb, thiab kev ntsuam xyuas kev siv zog. Hauv kev tshawb fawb txog cov ntaub ntawv, thermochemistry piav qhia vim li cas qee qhov kev tshuaj tiv thaiv hauv kev tsim cov cement, hlau, lossis ceramics xav tau qhov kub siab thiab ntau lub zog. Hauv kev siv ib puag ncig, kev xam cov cua sov ntawm kev sib xyaw yog qhov cuam tshuam rau cov pa roj av thiab cov tswv yim los txo qhov cuam tshuam ntawm kev sov ntawm lub ntiaj teb.
Txawm tias nyob rau hauv biology, thermochemistry piav qhia txog yuav ua li cas lub cev tau txais lub zog los ntawm cov khoom noj los ntawm cov tshuaj tiv thaiv metabolic uas yog cov tshuaj tiv thaiv exothermic tswj hwm.
Kev kaw
Cov kev cai lij choj ntawm thermochemistry hauv physics hais tias cov tshuaj lom neeg thiab kev hloov pauv lub cev yeej ib txwm cuam tshuam nrog kev hloov pauv zog uas ntsuas tau. Raws li kev txuag hluav taws xob, Hess txoj cai, thiab Lavoisier-Laplace txoj cai, peb tuaj yeem xam thiab kwv yees qhov kub ntawm kev ua haujlwm, ob qho tib si rau kev nkag siab txog cov xwm txheej ntuj thiab tsim cov txheej txheem kev lag luam. Thermochemistry tsis yog tsuas yog kev sau cov qauv xwb, tab sis yog kev xav txog kev tshawb fawb uas qhia tau tias txhua qhov kev hloov pauv hauv cov khoom ib txwm muaj "tus nqi" lossis "cov txiaj ntsig." Kev nkag siab cov kev cai lij choj no txhais tau tias nkag siab ib qho ntawm cov hauv paus tseem ceeb ntawm kev sib cuam tshuam ntawm cov khoom thiab lub zog hauv lub ntiaj teb.
Yog tias koj xav tau, kuv tuaj yeem ntxiv ib qho piv txwv ntawm kev xam ΔH siv Hess's Law lossis ΔHf° cov ntaub ntawv, ua tiav nrog cov kauj ruam.
