Iwu Thermochemical na Fizik
Thermochemistry bụ ngalaba sayensị nke na-amụ mmekọrịta dị n'etiti mmeghachi omume kemịkalụ (ma ọ bụ mgbanwe anụ ahụ na ihe) na ike okpomọkụ (okpomọkụ) nke na-eso ya. N'ihe gbasara physics, thermochemistry na-eje ozi dị ka àkwà mmiri dị mkpa n'etiti echiche nke ike, okpomọkụ, ọrụ, na mgbanwe na ọnọdụ ihe. Mgbe mmeghachi omume mere, ike anaghị "apụta" ma ọ bụ "apụ n'anya" na-enweghị ihe ọ bụla. Ike na-agbanwe naanị n'ụdị: site na ike kemịkalụ gaa na okpomọkụ, ma ọ bụ megidere nke ahụ - a na-etinye okpomọkụ iji kpalite mgbanwe kemịkalụ. A chịkọtara ụkpụrụ ndị na-achịkwa nke a na iwu nke thermochemistry, nke bụ ntọala maka ịgbakọ okpomọkụ nke mmeghachi omume, arụmọrụ ike, na ọbụna imewe sistemụ ụlọ ọrụ mmepụta ihe.
Echiche Ndị Dị Mkpa: Sistemụ, Gburugburu, na Okpomọkụ nke Mmeghachi Omume
Iji ghọta iwu nke thermochemistry, ihe mbụ ị ga-aghọta bụ nkọwa nke sistemụ na gburugburu. Sistemụ bụ akụkụ nke eluigwe na ala anyị na-amụ - dịka ọmụmaatụ, ihe ndị na-emeghachi omume n'ime arịa. Gburugburu bụ ihe niile dị n'èzí sistemụ ahụ. Mgbanwe ike n'etiti sistemụ na gburugburu ya na-emekarị n'ụdị okpomọkụ.
A na-egosipụtakarị okpomọkụ nke mmeghachi omume dị ka mgbanwe na enthalpy, nke ΔH na-anọchi anya ya. Enthalpy bụ ọnụọgụ thermodynamic nke na-anọchite anya "ọdịnaya ike" nke sistemụ na nrụgide na-adịgide adịgide, ọ barakwa uru nke ukwuu n'ihi na ọtụtụ mmeghachi omume na-eme na nrụgide ikuku. N'ozuzu:
– Ọ bụrụ na sistemụ ahụ ewepụta okpomọkụ gaa gburugburu, mmeghachi omume ahụ ga-abụ exothermic na ΔH ga-abụ ihe na-adịghị mma (ΔH < 0). - Ọ bụrụ na sistemụ ahụ amịkọrọ okpomọkụ sitere na gburugburu, mmeghachi omume ahụ ga-abụ endothermic na ΔH ga-abụ ihe dị mma (ΔH > 0).
Ihe atụ dị mfe nke mmeghachi omume exothermic bụ ọkụ nke mmanụ ọkụ, ebe ihe atụ nke mmeghachi omume endothermic bụ usoro photosynthesis (nke chọrọ ike sitere na anyanwụ).
Iwu Nchekwa Ike dịka Ntọala nke Thermochemistry
N'azụ iwu niile nke thermochemistry bụ nnukwu ụkpụrụ nke fiziki: Iwu Nchekwa Ike, nke bụ isi ihe dị na Iwu Mbụ nke Thermodynamics. Iwu a na-ekwu na ike agaghị emepụta ma ọ bụ bibie, naanị mgbanwe ọdịdị ya. Na nhazi thermodynamic, mgbanwe dị na ike dị n'ime (ΔU) metụtara okpomọkụ (Q) na ọrụ (W) site na:
ΔU = Q - W
Ihe ịrịba ama na nkọwa ọrụ nwere ike ịdị iche dabere na nkwekọrịta, mana echiche bụ isi bụ otu ihe ahụ: ọ bụrụ na sistemụ enweta okpomọkụ, ike dị n'ime ya na-amụba; ọ bụrụ na sistemụ ahụ arụ ọrụ na gburugburu, ike dị n'ime ya na-ebelata. N'ọtụtụ ọnọdụ thermochemical—karịsịa na nrụgide na-adịgide adịgide—a na-ejikarị enthalpy (H) eme ihe, nke mere na okpomọkụ na nrụgide na-adịgide adịgide hà nhata ΔH.
Site na ntọala a, thermochemistry na-ele mmeghachi omume anya ọ bụghị naanị dị ka mgbanwe n'ihe, kama dị ka mgbanwe n'ike nke enwere ike ịgbakọ kpọmkwem.
Iwu Hess: Okpomọkụ nke Mmeghachi omume bụ ụzọ nọọrọ onwe ya
Otu n'ime iwu kachasị mkpa nke thermochemistry bụ Iwu Hess. Iwu a na-ekwu na mgbanwe enthalpy zuru oke nke mmeghachi omume dabere naanị na ọnọdụ mbụ na nke ikpeazụ, ọ bụghị na ụzọ mmeghachi omume. Nke a pụtara na ọ bụrụ na mmeghachi omume nwere ike ime n'ọtụtụ usoro, oke okpomọkụ (ΔH) emepụtara ma ọ bụ mịkọrọ ga-adị ka okpomọkụ nke mmeghachi omume kpọmkwem, ma ọ bụrụhaala na mmeghachi omume na ngwaahịa ikpeazụ bụ otu.
N'ime mgbakọ na mwepụ, ọ bụrụ na enwere ike kewaa mmeghachi omume A → B n'ime:
– A → C (ΔH₁)
– C → B (ΔH₂)
ya mere:
ΔH mkpokọta = ΔH₁ + ΔH₂
Iwu Hess bara uru n'ihi na ọtụtụ mmeghachi omume na-esiri ike ịtụle okpomọkụ mmeghachi omume ha ozugbo. Site n'ịkewa mmeghachi omume ahụ n'ime usoro nke data dị, anyị nwere ike ịgbakọ ΔH n'ụzọ na-apụtaghị ìhè. Na fiziki etinyere na nke ụlọ ọrụ mmepụta ihe, iwu a na-enyere aka ịkọ ihe achọrọ maka ike nke usoro kemịkalụ, dị ka mmepụta ammonia, ime ka ígwè dị ọcha, na ọbụna mmeghachi omume na batrị.
Iwu Lavoisier–Laplace: Mmeghachi omume azụ nwere ΔH nke akara dị n'akụkụ
Iwu thermochemical ọzọ dị mkpa bụ Iwu Lavoisier-Laplace, nke na-ekwu na okpomọkụ nke mmeghachi omume nke otu usoro hà nhata n'ịdị ukwuu mana ọ dị iche na ihe ịrịba ama na okpomọkụ nke mmeghachi omume azụ. N'ikwu ya n'ụzọ ọzọ:
Ọ bụrụ na mmeghachi omume:
A → B nwere ΔH = x,
mgbe ahụ mmeghachi omume azụ:
B → A nwere ΔH = −x.
Ụkpụrụ a dị mfe, mana ọ bụ ihe dị mkpa. Ọ na-ekwu na mgbanwe ike na-eso usoro ọnọdụ: ọ bụrụ na ewepụtara ike ụfọdụ site na A ruo B, mgbe ahụ a ga-etinyerịrị otu oke ike ahụ iji laghachi site na B ruo A. A na-eji ụkpụrụ a eme ihe na nyocha nke usoro ike, gụnyere injin okpomọkụ, sistemụ friji, na mgbakọ nke ike njikọ n'ime molekul.
Mmetụta nke Nhazi na Mmetụta nke Ọkụ
Iji mee ka mgbakọ thermochemical dị mfe, ndị ọkà mmụta sayensị na-akọwa ọtụtụ ụdị enthalpies ọkọlọtọ:
1. Ngụkọta enthalpy nke nhazi (ΔHf°)
Nke a bụ mgbanwe enthalpy mgbe e si n'ihe ndị dị na ya mepụta mole nke ihe mejupụtara ya n'okpuru ọnọdụ ọkọlọtọ (na-abụkarị 1 atm na 25°C). Uru a bụ "ihe owuwu" n'ịgbakọ ΔH nke mmeghachi omume.
2. Ọkụ nkịtị nke ọkụ (ΔHc°)
Ọ bụ mgbanwe enthalpy mgbe otu mole nke ihe gbanyere ọkụ kpamkpam na oxygen. Ọkụ na-abụkarị ihe na-eme ka ọ dị n'èzí, yabụ ΔHc° na-abụkarị ihe na-adịghị mma.
Site na enthalpy nke data nhazi, enwere ike ịgbakọ mgbanwe enthalpy nke mmeghachi omume site na:
ΔMgbakasị ahụ = Σ(Ngwaahịa ΔHf°) − Σ(ΔHf° ihe mmeghachi omume)
A na-ejikarị usoro a eme ihe na kemistri anụ ahụ na fiziki kemịkalụ, ọkachasị mgbe a na-amụ mmeghachi omume n'okpuru ọnọdụ dị nso na ọkọlọtọ.
Kalọmetrị: Otu esi atụ okpomọkụ nke mmeghachi omume
Iwu thermochemistry abụghị naanị nke echiche kamakwa a pụrụ ịnwale ya site na nnwale. Usoro bụ isi maka ịtụ okpomọkụ nke mmeghachi omume bụ calorimetry, nke bụ nha nke mgbanwe okpomọkụ site na iji calorimeter.
N'ime nnwale kalori dị mfe, okpomọkụ a na-ewepụta ma ọ bụ na-amịkọrọ site na mmeghachi omume ga-agbanwe okpomọkụ nke mmiri gbara ya gburugburu ma ọ bụ ihe ndị ọzọ. Mmekọrịta bụ isi bụ:
Q = mc ΔT
na:
– Q = okpomọkụ (Joules)
– m = oke (kg ma ọ bụ g)
– c = okpomọkụ kpọmkwem (J/kg·K ma ọ bụ J/g·°C)
– ΔT = mgbanwe na okpomọkụ
N'ime calorimeter bọmbụ, mmeghachi omume ọkụ na-eme n'ime akpa mechiri emechi, na-eme ka olu ya na-aga n'ihu. Nke a metụtara mgbanwe dị na ike dị n'ime (ΔU), mana enwere ike ịtụgharị ya ka ọ bụrụ ΔH ma ọ bụrụ na ọ dị mkpa.
Mkpa dị na Fizik na Ndụ n'Eziokwu
Thermochemistry nwere mmetụta sara mbara na fizikis etinyere. N'ọhịa ike, ọ na-enyere aka ịchọpụta uru kalori nke mmanụ ọkụ, nke dị oke mkpa maka mmepụta ike, injin ụgbọala, na nyocha arụmọrụ ike. Na sayensị ihe, thermochemistry na-akọwa ihe kpatara ụfọdụ mmeghachi omume na mmepụta simenti, ígwè, ma ọ bụ seramiiki ji achọ oke okpomọkụ na nnukwu ike. N'ọhịa gburugburu ebe obibi, ịgbakọ okpomọkụ nke ọkụ dị mkpa maka mwepụta gas na-ekpo ọkụ na atụmatụ iji belata mmetụta nke okpomọkụ ụwa.
Ọbụna na bayoloji, thermochemistry na-akọwa otu ahụ si enweta ike site na nri site na mmeghachi omume metabolic nke bụ mmeghachi omume kemịkalụ exothermic a na-achịkwa.
Penutup
Iwu nke thermochemistry na fiziki na-ekwu na mmeghachi omume kemịkalụ na mgbanwe anụ ahụ na-ejikọta mgbe niile na mgbanwe ike a na-atụ anya ya. Dabere na nchekwa nke ike, iwu Hess, na iwu Lavoisier-Laplace, anyị nwere ike ịgbakọ ma buo amụma okpomọkụ nke mmeghachi omume, ma maka nghọta ihe ndị sitere n'okike na imepụta usoro ụlọ ọrụ mmepụta ihe. Thermochemistry abụghị naanị nchịkọta nke usoro, kama ọ bụ echiche sayensị nke na-egosi na mgbanwe ọ bụla na ihe nwere ike "ọnụ ahịa" ma ọ bụ "mkpụrụ" ike mgbe niile. Ịghọta iwu ndị a pụtara ịghọta otu n'ime ntọala bụ isi nke mmekọrịta dị n'etiti ihe na ike n'eluigwe na ala.
Ọ bụrụ na ịchọrọ, enwere m ike itinye ihe atụ nke ịgbakọ ΔH site na iji Hess's Law ma ọ bụ ΔHf° data, mezue ya na usoro.
