வெப்ப வேதியியல் குறித்த ஒரு கலந்துரையாடல் கேள்விக்கான எடுத்துக்காட்டு

வெப்ப வேதியியல் கலந்துரையாடல் கேள்விகளுக்கான எடுத்துக்காட்டு

பெண்டாஹுலுவான்

வெப்ப வேதியியல் என்பது வேதி வினைகளுக்கும், குறிப்பாக வெப்ப வடிவிலான ஆற்றல் மாற்றங்களுக்கும் இடையிலான தொடர்பை ஆராயும் வேதியியலின் ஒரு பிரிவாகும். இது இயற்பியல் வேதியியலில் ஒரு முக்கியமான தலைப்பாகும், ஏனெனில் வேதி வினைகளின் போது ஆற்றல் எவ்வாறு கடத்தப்பட்டு மாற்றப்படுகிறது என்பதைப் புரிந்துகொள்ள இது நமக்கு உதவுகிறது. இந்தக் கட்டுரையில், இந்தக் கருத்துக்களைத் தெளிவுபடுத்த உதவும் வகையில் பல வெப்ப வேதியியல் எடுத்துக்காட்டுக் கணக்குகளைப் பற்றி விவாதிப்போம்.

எடுத்துக்காட்டுக் கேள்வி 1: எரிதல் வெப்பத்தில் ஏற்படும் மாற்றம்

கேள்வி:

எத்தனாலின் (C2H5OH) எரிதல் வெப்பம் (ΔHc) -1367 kJ/mol ஆகும். 2 மோல் எத்தனால் முழுமையாக எரிக்கப்படும்போது வெளியிடப்படும் ஆற்றலின் அளவைக் கண்டறியவும்!

கலந்துரையாடல்:

எரிதல் வெப்ப மாற்றம் (ΔHc) என்பது ஒரு மோல் பொருள் ஆக்ஸிஜனில் முழுமையாக எரிக்கப்படும்போது வெளியிடப்படும் ஆற்றலாகும். எத்தனாலைப் பொறுத்தவரை, ΔHc = -1367 kJ/mol.

2 மோல் எத்தனால் எரிக்கப்பட்டால், வெளியிடப்படும் ஆற்றலின் அளவு:
\[ \text{ஆற்றல் வெளியீடு} = 2 \, \text{mol} \times (-1367 \, \text{kJ/mol}) \]
\[ \text{வெளியேற்ற ஆற்றல்} = -2734 \, \text{kJ} \]

எனவே, 2 மோல் எத்தனால் முழுமையாக எரிக்கப்படும்போது, ​​வெளியிடப்படும் ஆற்றல் -2734 kJ ஆகும்.

எடுத்துக்காட்டுக் கேள்வி 2: உருவாதல் என்தால்பி தரவுகளிலிருந்து வினை என்தால்பியைக் கணக்கிடுதல்

கேள்வி:

பின்வரும் திட்ட உருவாதல் வெப்ப ஆற்றல் தரவுகளைப் பயன்படுத்தி, நீராவி உருவாதல் வினை வெப்ப ஆற்றலைக் கணக்கிடுங்கள்:
– \(\Delta H_{\text{f}}^{\circ}(\text{H}_2(g)) = 0 \, \text{kJ/mol}\)
– \(\Delta H_{\text{f}}^{\circ}(\text{O}_2(g)) = 0 \, \text{kJ/mol}\)
– \(\Delta H_{\text{f}}^{\circ}(\text{H}_2\text{O}(g)) = -241.8 \, \text{kJ/mol}\)

எதிர்வினை:
\[ \text{H}_2(g) + \frac{1}{2}\text{O}_2(g) \rightarrow \text{H}_2\text{O}(g) \]

கலந்துரையாடல்:

உருவாக்கத்தின் திட்ட வெப்ப ஆற்றலான (\(\Delta H_{\text{f}}^{\circ}\)) ஐப் பயன்படுத்தி, பின்வரும் சூத்திரத்தின் மூலம் வினை வெப்ப ஆற்றலை (\(\Delta H_{\text{rxn}}\)) கணக்கிடலாம்:

\[ \Delta H_{\text{rxn}} = \Sigma \Delta H_{\text{f}}^{\circ} \text{product} – \Sigma \Delta H_{\text{f}}^{\circ} \text{reactants} \]

இந்த வினைக்கு:
\[ \Delta H_{\text{rxn}} = \Delta H_{\text{f}}^{\circ}(\text{H}_2\text{O}(g)) – \left[ \Delta H_{\text{f}}^{\circ}(\text{H}_2(g)) + \frac{1}{2} \Delta H_{\text{f}}^{\circ}(\text{O}_2(g)) \right] \]

உருவாக்க வெப்ப ஆற்றல் மதிப்பை உள்ளிடவும்:
\[ \Delta H_{\text{rxn}} = -241.8 \, \text{kJ/mol} – \left[ 0 + \frac{1}{2} \times 0 \right] \]
\[ \Delta H_{\text{rxn}} = -241.8 \, \text{kJ/mol} \]

எனவே, நீராவி உருவாவதற்கான வினை வெப்பம் -241.8 kJ/mol ஆகும்.

எடுத்துக்காட்டுக் கேள்வி 3: ஹெஸ்ஸின் விதி

கேள்வி:

பின்வரும் வினைக்கான என்தால்பி மாற்றத்தை (\(\Delta H\)) கண்டறியவும்:
\[ \text{C(s)} + \frac{1}{2}\text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO(g)} \]

பின்வரும் தரவைப் பயன்படுத்தவும்:
1. \(\text{C(s)} + \text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO}_2(g) \, \Delta H = -393.5 \, \text{kJ}\)
2. \(\text{CO(g)} + \frac{1}{2}\text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO}_2(g) \, \Delta H = -283.0 \, \text{kJ}\)

கலந்துரையாடல்:

ஒரு வேதி வினையை மற்ற பல வினைகளின் கூட்டுத்தொகையாக வெளிப்படுத்த முடிந்தால், அந்த ஒட்டுமொத்த வினையின் வெப்ப ஆற்றல் மாற்றமானது, அந்த வினைகளின் வெப்ப ஆற்றல் மாற்றங்களின் கூட்டுத்தொகைக்குச் சமம் என்று கூறும் ஹெஸ் விதியைப் பயன்படுத்தவும்.

படி 1: இலக்கு வினைக்கு ஏற்றவாறு தலைகீழாக்கப்பட அல்லது மாற்றப்பட வேண்டிய வினையை எழுதவும்:
– வினை (1): \(\text{C(s)} + \text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO}_2(g) \, \Delta H = -393.5 \, \text{kJ}\)
– வினை (2): \(\text{CO(g)} + \frac{1}{2}\text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO}_2(g) \, \Delta H = -283.0 \, \text{kJ}\)

படி 2: தலைகீழ் வினை (2) மற்றும் \(\Delta H\) இன் குறியை மாற்றவும்:
\[ \text{CO}_2(g) \rightarrow \text{CO(g)} + \frac{1}{2}\text{O}_2(g) \, \Delta H = 283.0 \, \text{kJ} \]

படி 3: வினை (1) மற்றும் தலைகீழ் வினை (2) ஆகியவற்றைச் சேர்க்கவும்:
\[ \text{C(s)} + \text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO}_2(g) \, \Delta H = -393.5 \, \text{kJ} \]
\[ \text{CO}_2(g) \rightarrow \text{CO(g)} + \frac{1}{2}\text{O}_2(g) \, \Delta H = 283.0 \, \text{kJ} \]

படி 4: இரண்டு வினைகளையும் கூட்டவும்:
\[ \text{C(s)} + \text{O}_2(g) + \text{CO}_2(g) \rightarrow \text{CO}_2(g) + \text{CO(g)} + \frac{1}{2}\text{O}_2(g) \]

எளிமைப்படுத்தலின் விளைவாக:
\[ \text{C(s)} + \frac{1}{2} \text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO(g)} \]

மொத்த என்டால்பி மாற்றம் (\(\Delta H\)):
\[ \Delta H = -393.5 \, \text{kJ} + 283.0 \, \text{kJ} = -110.5 \, \text{kJ} \]

எனவே, இந்த வினைக்கான என்தால்பி மாற்றம் -110.5 kJ ஆகும்.

எடுத்துக்காட்டுக் கேள்வி 4: கலோரி அளவியல்

கேள்வி:

ஒரு கலோரிமானி சோதனையில், 50 கிராம் நீர் (c = 4.18 J/g°C) 25°C இலிருந்து 75°C க்கு வெப்பப்படுத்தப்படுகிறது. இதற்குத் தேவையான வெப்பத்தின் அளவை (q) கணக்கிடுங்கள்.

கலந்துரையாடல்:

தண்ணீரைச் சூடாக்கத் தேவைப்படும் வெப்பத்தின் அளவை (q) பின்வரும் சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடலாம்:
\[ q = m \cdot c \cdot \Delta T \]
– m = நீரின் நிறை = 50 கி
– c = தன்வெப்ப ஏற்புத்திறன் = 4.18 J/g°C
– \(\Delta T = \) வெப்பநிலையில் மாற்றம் \( = 75°C – 25°C = 50°C \)

\[ q = 50 \, \text{g} \times 4.18 \, \text{J/g°C} \times 50°C \]
\[ q = 10450 \, \text{J} \]

எனவே, 50 கிராம் நீரை 25°C இலிருந்து 75°C க்கு சூடாக்கத் தேவைப்படும் வெப்பத்தின் அளவு 10450 J ஆகும்.

மூடுகிறது

மேலே உள்ள எடுத்துக்காட்டுச் சிக்கல்கள் பற்றிய விவாதம், வேதி வினைகள் மற்றும் ஆற்றல் மாற்றங்கள் தொடர்பான பல்வேறு சிக்கல்களைத் தீர்ப்பதற்கு வெப்பவேதியியல் கருத்துக்களை எவ்வாறு பயன்படுத்தலாம் என்பது குறித்த ஒரு விரிவான கண்ணோட்டத்தை வழங்குகிறது. தொழில், ஆற்றல் மற்றும் அறிவியல் ஆராய்ச்சி உள்ளிட்ட பல்வேறு துறைகளில் வெப்பவேதியியல் மிகவும் இன்றியமையாதது, ஏனெனில் வேதி வினைகளில் நிகழும் ஆற்றல் மாற்றங்களைப் புரிந்துகொள்ளவும் கையாளவும் இது நமக்கு உதவுகிறது. வெப்பவேதியியலைப் பற்றிய நல்ல புரிதலுடன், நாம் மேலும் திறமையான செயல்முறைகளை வடிவமைக்கவும், புதிய, சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த தொழில்நுட்பங்களை உருவாக்கவும் முடியும்.