थर्मोकेमिस्ट्री छलफल प्रश्नहरूको उदाहरण
पेन्डाहुलुआन
थर्मोकेमिस्ट्री रसायन विज्ञानको एक शाखा हो जसले रासायनिक प्रतिक्रियाहरू र ऊर्जा परिवर्तनहरू बीचको सम्बन्धको अध्ययन गर्दछ, विशेष गरी तापको रूपमा। यो भौतिक रसायन विज्ञानमा एक महत्त्वपूर्ण विषय हो किनभने यसले हामीलाई रासायनिक प्रतिक्रियाहरूको समयमा ऊर्जा कसरी स्थानान्तरण र रूपान्तरण हुन्छ भनेर बुझ्न मद्दत गर्दछ। यस लेखमा, हामी यी अवधारणाहरूलाई स्पष्ट पार्न मद्दत गर्न धेरै थर्मोकेमिस्ट्री उदाहरण समस्याहरू छलफल गर्नेछौं।
उदाहरण प्रश्न १: दहनको एन्थाल्पीमा परिवर्तन
प्रश्न:
इथेनॉल (C2H5OH) को दहनको एन्थाल्पी (ΔHc) -१३६७ kJ/mol छ। २ मोल इथेनॉल पूर्ण रूपमा जलेपछि निस्कने ऊर्जाको मात्रा निर्धारण गर्नुहोस्!
छलफल:
दहनको एन्थाल्पी परिवर्तन (ΔHc) भनेको पदार्थको एक मोल पूर्ण रूपमा अक्सिजनमा जलाइने बेला निस्कने ऊर्जा हो। इथेनॉलको लागि, ΔHc = -१३६७ kJ/mol।
यदि २ मोल इथेनॉल जलाइयो भने, निस्कने ऊर्जाको मात्रा:
\[ \text{ऊर्जा रिलिज} = २ \, \text{mol} \times (-१३६७ \, \text{kJ/mol}) \]
\[ \text{डिस्चार्ज ऊर्जा} = -२७३४ \, \text{kJ} \]
त्यसोभए, जब २ मोल इथेनॉल पूर्ण रूपमा जलाइन्छ, निस्कने ऊर्जा -२७३४ kJ हुन्छ।
उदाहरण प्रश्न २: गठन एन्थाल्पी डेटाबाट प्रतिक्रिया एन्थाल्पी गणना गर्दै
प्रश्न:
पानीको वाष्पको निर्माणको प्रतिक्रिया एन्थाल्पी गणना गर्न गठन डेटाको निम्न मानक एन्थाल्पी प्रयोग गर्नुहोस्:
– \(\डेल्टा H_{\text{f}}^{\circ}(\text{H}_2(g)) = ० \, \text{kJ/mol}\)
– \(\डेल्टा H_{\text{f}}^{\circ}(\text{O}_2(g)) = ० \, \text{kJ/mol}\)
– \(\डेल्टा H_{\text{f}}^{\circ}(\text{H}_2\text{O}(g)) = -२४१.८ \, \text{kJ/mol}\)
प्रतिक्रिया:
\[ \text{H}_2(g) + \frac{1}{2}\text{O}_2(g) \rightarrow \text{H}_2\text{O}(g) \]
छलफल:
प्रतिक्रिया एन्थाल्पी (\(\डेल्टा H_{\text{rxn}}\)) गठनको मानक एन्थाल्पी (\(\डेल्टा H_{\text{f}}^{\circ}\)) प्रयोग गरेर सूत्र प्रयोग गरेर गणना गर्न सकिन्छ:
\[ \डेल्टा H_{\text{rxn}} = \सिग्मा \डेल्टा H_{\text{f}}^{\circ} \text{उत्पादन} – \सिग्मा \डेल्टा H_{\text{f}}^{\circ} \text{प्रतिक्रियाशीलक} \]
यस प्रतिक्रियाको लागि:
\[ \डेल्टा H_{\text{rxn}} = \डेल्टा H_{\text{f}}^{\circ}(\text{H}_2\text{O}(g)) – \बायाँ[ \डेल्टा H_{\text{f}}^{\circ}(\text{H}_2(g)) + \frac{1}{2} \डेल्टा H_{\text{f}}^{\circ}(\text{O}_2(g)) \right] \]
गठन मानको एन्थाल्पी प्रविष्ट गर्नुहोस्:
\[ \डेल्टा H_{\text{rxn}} = -२४१.८ \, \text{kJ/mol} – \left[ ० + \frac{१}{२} \गुणा ० \right] \]
\[ \डेल्टा H_{\text{rxn}} = -२४१.८ \, \text{kJ/mol} \]
त्यसैले, पानीको वाष्प निर्माणको लागि प्रतिक्रिया एन्थाल्पी -२४१.८ kJ/mol हो।
उदाहरण प्रश्न ३: हेसको नियम
प्रश्न:
निम्न प्रतिक्रियाको लागि एन्थाल्पी परिवर्तन (\(\डेल्टा H\)) निर्धारण गर्नुहोस्:
\[ \text{C(s)} + \frac{1}{2}\text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO(g)} \]
निम्न डेटा प्रयोग गर्नुहोस्:
१. \(\text{C(s)} + \text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO}_2(g) \, \डेल्टा H = -३९३.५ \, \text{kJ}\)
२. \(\text{CO(g)} + \frac{1}{2}\text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO}_2(g) \, \डेल्टा H = -२८३.० \, \text{kJ}\)
छलफल:
हेसको नियम प्रयोग गर्नुहोस् जसले बताउँछ कि यदि रासायनिक प्रतिक्रियालाई धेरै अन्य प्रतिक्रियाहरूको योगफलको रूपमा व्यक्त गर्न सकिन्छ भने, समग्र प्रतिक्रियाको एन्थाल्पी परिवर्तन ती प्रतिक्रियाहरूको एन्थाल्पी परिवर्तनहरूको योगफल हो।
चरण १: लक्षित प्रतिक्रियासँग मिलाउन उल्टाउन वा परिवर्तन गर्न आवश्यक प्रतिक्रिया लेख्नुहोस्:
– प्रतिक्रिया (१): \(\text{C(s)} + \text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO}_2(g) \, \Delta H = -३९३.५ \, \text{kJ}\)
– प्रतिक्रिया (२): \(\text{CO(g)} + \frac{1}{2}\text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO}_2(g) \, \Delta H = -२८३.० \, \text{kJ}\)
चरण २: प्रतिक्रिया (२) उल्टाउनुहोस् र \(\Delta H\) को चिन्ह परिवर्तन गर्नुहोस्:
\[ \text{CO}_2(g) \rightarrow \text{CO(g)} + \frac{1}{2}\text{O}_2(g) \, \डेल्टा H = २८३.० \, \text{kJ} \]
चरण ३: प्रतिक्रिया (१) र उल्टो प्रतिक्रिया (२) थप्नुहोस्:
\[ \text{C(s)} + \text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO}_2(g) \, \डेल्टा H = -३९३.५ \, \text{kJ} \]
\[ \text{CO}_2(g) \rightarrow \text{CO(g)} + \frac{1}{2}\text{O}_2(g) \, \डेल्टा H = २८३.० \, \text{kJ} \]
चरण ४: दुई प्रतिक्रियाहरू थप्नुहोस्:
\[ \text{C(s)} + \text{O}_2(g) + \text{CO}_2(g) \rightarrow \text{CO}_2(g) + \text{CO(g)} + \frac{1}{2}\text{O}_2(g) \]
सरलीकरणको परिणामस्वरूप:
\[ \text{C(s)} + \frac{1}{2} \text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO(g)} \]
कुल एन्थाल्पी परिवर्तन (\(\डेल्टा एच\)):
\[ \डेल्टा H = -३९३.५ \, \text{kJ} + २८३.० \, \text{kJ} = -११०.५ \, \text{kJ} \]
त्यसैले, प्रतिक्रियाको लागि एन्थाल्पी परिवर्तन -११०.५ kJ हो।
उदाहरण प्रश्न ४: क्यालोरीमिति
प्रश्न:
क्यालोरीमेट्री प्रयोगमा, ५० ग्राम पानी (c = ४.१८ J/g°C) २५°C देखि ७५°C सम्म तताइन्छ। आवश्यक तापको मात्रा (q) गणना गर्नुहोस्।
छलफल:
पानी तताउन आवश्यक पर्ने तापको मात्रा (q) निम्न सूत्र प्रयोग गरेर गणना गर्न सकिन्छ:
\[ q = m \cdot c \cdot \डेल्टा T \]
– m = पानीको पिण्ड = ५० ग्राम
– c = विशिष्ट ताप क्षमता = ४.१८ J/g°C
– \(\डेल्टा T = \) तापक्रममा परिवर्तन \( = ७५°C – २५°C = ५०°C \)
\[ q = ५० \, \text{g} \गुणा ४.१८ \, \text{J/g°C} \गुणा ५०°C \]
\[ q = १०४५० \, \पाठ{J} \]
त्यसैले, २५°C देखि ७५°C सम्म ५० ग्राम पानी तताउन आवश्यक तापको मात्रा १०४५० J हुन्छ।
बन्द
माथिका उदाहरण समस्याहरूको छलफलले रासायनिक प्रतिक्रियाहरू र ऊर्जा रूपान्तरणहरूसँग सम्बन्धित विभिन्न समस्याहरू समाधान गर्न थर्मोकेमिकल अवधारणाहरू कसरी लागू गर्न सकिन्छ भन्ने बारे विस्तृत सिंहावलोकन प्रदान गर्दछ। उद्योग, ऊर्जा र वैज्ञानिक अनुसन्धान सहित विभिन्न क्षेत्रहरूमा थर्मोकेमिस्ट्री महत्त्वपूर्ण छ, किनभने यसले हामीलाई रासायनिक प्रतिक्रियाहरूमा हुने ऊर्जा रूपान्तरणहरू बुझ्न र हेरफेर गर्न अनुमति दिन्छ। थर्मोकेमिस्ट्रीको राम्रो बुझाइको साथ, हामी थप कुशल प्रक्रियाहरू डिजाइन गर्न र नयाँ, अधिक वातावरणमैत्री प्रविधिहरू विकास गर्न सक्छौं।
