د ترمو کیمیا د بحث پوښتنو مثال
پنډاهولوان
ترمو کیمیا د کیمیا یوه څانګه ده چې د کیمیاوي تعاملاتو او انرژۍ بدلونونو ترمنځ اړیکه مطالعه کوي، په ځانګړې توګه د تودوخې په بڼه. دا په فزیکي کیمیا کې یوه مهمه موضوع ده ځکه چې دا موږ سره مرسته کوي چې پوه شو چې څنګه د کیمیاوي تعاملاتو په جریان کې انرژي لیږدول کیږي او بدلیږي. پدې مقاله کې، موږ به د ترمو کیمیا د څو مثالونو ستونزو په اړه بحث وکړو ترڅو د دې مفکورو روښانه کولو کې مرسته وکړو.
د مثال لومړۍ پوښتنه: د احتراق په انتالپي کې بدلون
پوښتنه:
د ایتانول (C2H5OH) د احتراق انتالپي (ΔHc) -1367 kJ/mol دی. د انرژۍ مقدار معلوم کړئ کله چې د ایتانول دوه مولونه په بشپړه توګه وسوځول شي!
بحث:
د احتراق انتالپي بدلون (ΔHc) هغه انرژي ده چې کله د یوې مادې یو مول په بشپړ ډول په اکسیجن کې وسوځول شي خوشې کیږي. د ایتانول لپاره، ΔHc = -1367 kJ/mol.
که چیرې دوه مول ایتانول وسوځول شي، د خوشې شوې انرژۍ اندازه دا ده:
\[ \متن{د انرژۍ خوشې کول} = 2 \, \متن{مول} \وختونه (-1367 \, \متن{kJ/مول}) \]
\[ \text{د خارجېدو انرژي} = -2734 \, \text{kJ} \]
نو، کله چې د ایتانول دوه مولونه په بشپړه توګه وسوځول شي، نو خوشې شوې انرژي -2734 kJ ده.
د مثال پوښتنه ۲: د جوړښت انتالپي معلوماتو څخه د غبرګون انتالپي محاسبه کول
پوښتنه:
د اوبو د بخار د جوړښت د تعامل انتالپي محاسبه کولو لپاره د جوړښت معلوماتو لاندې معیاري انتالپي وکاروئ:
– \(\ډیلټا H_{\متن{f}}^{\سرک}(\متن{H}_2(g)) = 0 \, \متن{kJ/mol}\)
– \(\ډیلټا H_{\text{f}}^{\circ}(\text{O}_2(g)) = 0 \, \text{kJ/mol}\)
– \(\ډیلټا H_{\متن{f}}^{\سرک}(\متن{H}_2\متن{O}(g)) = -241.8 \, \متن{kJ/mol}\)
غبرګون:
\[ \text{H}_2(g) + \frac{1}{2}\text{O}_2(g) \rightarrow \text{H}_2\text{O}(g) \]
بحث:
د تعامل انتالپي (\(\Delta H_{\text{rxn}}\)) د جوړښت معیاري انتالپي په کارولو سره د دې فورمول سره محاسبه کیدی شي:
\[ \ډیلټا H_{\text{rxn}} = \سیګما \ډیلټا H_{\text{f}}^{\circ} \text{محصول} – \سیګما \ډیلټا H_{\text{f}}^{\circ} \text{reactants} \]
د دې غبرګون لپاره:
\[ \ډیلټا H_{\text{rxn}} = \ډیلټا H_{\text{f}}^{\circ}(\text{H}_2\text{O}(g)) – \کیڼ[ \ډیلټا H_{\text{f}}^{\circ}(\text{H}_2(g)) + \frac{1}{2} \ډیلټا H_{\text{f}}^{\circ}(\text{O}_2(g)) \ښي] \]
د جوړښت ارزښت انتالپي داخل کړئ:
\[ \ډیلټا H_{\text{rxn}} = -241.8 \, \text{kJ/mol} – \left[ 0 + \frac{1}{2} \times 0 \right] \]
\[ \ډیلټا H_{\متن{rxn}} = -241.8 \، \متن{kJ/مول} \]
نو، د اوبو د بخار د جوړولو لپاره د تعامل انتالپي -241.8 kJ/mol دی.
د مثال دریمه پوښتنه: د هیس قانون
پوښتنه:
د لاندې تعامل لپاره د انتالپي بدلون (\(\ډیلټا H\)) معلوم کړئ:
\[ \text{C(s)} + \frac{1}{2}\text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO(g)} \]
لاندې معلومات وکاروئ:
۱. \(\text{C(s)} + \text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO}_2(g) \, \Delta H = -393.5 \, \text{kJ}\)
۲. \(\text{CO(g)} + \frac{1}{2}\text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO}_2(g) \, \Delta H = -283.0 \, \text{kJ}\)
بحث:
د هیس قانون وکاروئ چې وايي که چیرې کیمیاوي تعامل د څو نورو تعاملاتو د مجموعې په توګه څرګند شي، نو د ټول تعامل د انتالپي بدلون د دې تعاملاتو د انتالپي بدلونونو مجموعه ده.
لومړی ګام: هغه غبرګون ولیکئ چې د هدف غبرګون سره سمون لپاره باید بیرته وګرځول شي یا بدل شي:
– غبرګون (۱): \(\text{C(s)} + \text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO}_2(g) \, \Delta H = -393.5 \, \text{kJ}\)
– غبرګون (۲): \(\text{CO(g)} + \frac{1}{2}\text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO}_2(g) \, \Delta H = -283.0 \, \text{kJ}\)
دوهم ګام: غبرګون (2) برعکس کړئ او د \(\Delta H\) نښه بدله کړئ:
\[ \text{CO}_2(g) \rightarrow \text{CO(g)} + \frac{1}{2}\text{O}_2(g) \, \Delta H = 283.0 \, \text{kJ} \]
دریم ګام: غبرګون (۱) او معکوس غبرګون (۲) اضافه کړئ:
\[ \text{C(s)} + \text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO}_2(g) \, \Delta H = -393.5 \, \text{kJ} \]
\[ \text{CO}_2(g) \rightarrow \text{CO(g)} + \frac{1}{2}\text{O}_2(g) \, \Delta H = 283.0 \, \text{kJ} \]
څلورم ګام: دوه غبرګونونه اضافه کړئ:
\[ \text{C(s)} + \text{O}_2(g) + \text{CO}_2(g) \rightarrow \text{CO}_2(g) + \text{CO(g)} + \frac{1}{2}\text{O}_2(g) \]
ساده کول په لاندې ډول دي:
\[ \متن{C(s)} + \frac{1}{2} \متن{O}_2(g) \ښي تیر \متن{CO(g)} \]
د انتالپي ټول بدلون (\(\ډیلټا ایچ\)):
\[ \ډیلټا H = -393.5 \, \متن{kJ} + 283.0 \, \متن{kJ} = -110.5 \, \متن{kJ} \]
نو، د تعامل لپاره د انتالپي بدلون -110.5 kJ دی.
د مثال څلورمه پوښتنه: کالوریمیتري
پوښتنه:
په کالوریمیتري تجربه کې، 50 ګرامه اوبه (c = 4.18 J/g°C) د 25°C څخه تر 75°C پورې تودوخه کیږي. د اړتیا وړ تودوخې (q) اندازه محاسبه کړئ.
بحث:
د اوبو د تودوخې لپاره د اړتیا وړ تودوخې (q) اندازه د لاندې فورمول په کارولو سره محاسبه کیدی شي:
\[ q = m \cdot c \cdot \ډیلټا T \]
– m = د اوبو کتله = ۵۰ ګرامه
– c = د تودوخې ځانګړی ظرفیت = 4.18 J/g°C
– \(\ډیلټا T = \) د تودوخې بدلون \( = 75°C – 25°C = 50°C \)
\[ q = ۵۰ \, \text{g} \times 4.18 \, \text{J/g°C} \times 50°C \]
\[ ق = ۱۰۴۵۰ \، \متن{ ج} \]
نو، د 25 درجو سانتي ګراد څخه تر 75 درجو سانتي ګراد پورې د 50 ګرامه اوبو د تودوخې لپاره د اړتیا وړ تودوخې اندازه 10450 J ده.
تړل
د پورته مثالونو ستونزو بحث د کیمیاوي تعاملاتو او انرژۍ بدلونونو پورې اړوند مختلفو ستونزو د حل لپاره د ترمو کیمیاوي مفکورو د پلي کولو څرنګوالي په اړه مفصله کتنه وړاندې کوي. ترمو کیمیا په مختلفو برخو کې خورا مهمه ده، پشمول د صنعت، انرژۍ او ساینسي څیړنو، ځکه چې دا موږ ته اجازه راکوي چې د انرژۍ بدلونونه چې په کیمیاوي تعاملاتو کې پیښیږي پوه شو او اداره کړو. د ترمو کیمیا په ښه پوهیدو سره، موږ کولی شو ډیر اغیزمن پروسې ډیزاین کړو او نوي، ډیر چاپیریال دوستانه ټیکنالوژي رامینځته کړو.
