ఉష్ణరసాయన శాస్త్రంపై చర్చా ప్రశ్న యొక్క ఉదాహరణ

ఉష్ణరసాయన శాస్త్ర చర్చా ప్రశ్నలకు ఉదాహరణ

పెండహులువాన్

థర్మోకెమిస్ట్రీ అనేది రసాయనిక చర్యలకు మరియు శక్తి మార్పులకు, ముఖ్యంగా ఉష్ణం రూపంలో జరిగే మార్పులకు మధ్య ఉన్న సంబంధాన్ని అధ్యయనం చేసే రసాయనిక శాస్త్ర విభాగం. ఇది భౌతిక రసాయన శాస్త్రంలో ఒక ముఖ్యమైన అంశం, ఎందుకంటే రసాయనిక చర్యల సమయంలో శక్తి ఎలా బదిలీ చేయబడుతుందో మరియు రూపాంతరం చెందుతుందో అర్థం చేసుకోవడానికి ఇది మనకు సహాయపడుతుంది. ఈ వ్యాసంలో, ఈ భావనలను స్పష్టం చేయడానికి సహాయపడే అనేక థర్మోకెమిస్ట్రీ ఉదాహరణ సమస్యలను మనం చర్చిస్తాము.

ఉదాహరణ ప్రశ్న 1: దహన ఎంథాల్పీలో మార్పు

ప్రశ్న:

ఇథనాల్ (C2H5OH) యొక్క దహన ఎంథాల్పీ (ΔHc) -1367 kJ/mol. 2 మోల్‌ల ఇథనాల్ పూర్తిగా దహనం అయినప్పుడు విడుదలయ్యే శక్తి పరిమాణాన్ని కనుగొనండి!

చర్చ:

దహన ఎంథాల్పీ మార్పు (ΔHc) అనేది ఒక మోల్ పదార్థం ఆక్సిజన్‌లో పూర్తిగా దహనం అయినప్పుడు విడుదలయ్యే శక్తి. ఇథనాల్‌కు, ΔHc = -1367 kJ/mol.

2 మోల్‌ల ఇథనాల్‌ను దహనం చేస్తే, విడుదలయ్యే శక్తి పరిమాణం:
\[ \text{శక్తి విడుదల} = 2 \, \text{mol} \times (-1367 \, \text{kJ/mol}) \]
\[ \text{ఉత్సర్గ శక్తి} = -2734 \, \text{kJ} \]

కాబట్టి, 2 మోల్‌ల ఇథనాల్ పూర్తిగా దహనం అయినప్పుడు, విడుదలయ్యే శక్తి -2734 kJ.

ఉదాహరణ ప్రశ్న 2: ఫార్మేషన్ ఎంతల్పీ డేటా నుండి రియాక్షన్ ఎంతల్పీని లెక్కించడం

ప్రశ్న:

నీటి ఆవిరి యొక్క చర్యోత్పత్తి ఎంథాల్పీని లెక్కించడానికి కింది ప్రామాణిక చర్యోత్పత్తి ఎంథాల్పీ డేటాను ఉపయోగించండి:
– \(\Delta H_{\text{f}}^{\circ}(\text{H}_2(g)) = 0 \, \text{kJ/mol}\)
– \(\Delta H_{\text{f}}^{\circ}(\text{O}_2(g)) = 0 \, \text{kJ/mol}\)
– \(\Delta H_{\text{f}}^{\circ}(\text{H}_2\text{O}(g)) = -241.8 \, \text{kJ/mol}\)

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

చర్చ:

ప్రామాణిక నిర్మాణ ఎంథాల్పీ (\(\Delta H_{\text{f}}^{\circ}\))ని ఉపయోగించి, చర్య ఎంథాల్పీ (\(\Delta H_{\text{rxn}}\))ని ఈ సూత్రంతో లెక్కించవచ్చు:

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

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

నిర్మాణ ఎంథాల్పీ విలువను నమోదు చేయండి:
\[ \Delta H_{\text{rxn}} = -241.8 \, \text{kJ/mol} – \left[ 0 + \frac{1}{2} \times 0 \right] \]
\[ \Delta H_{\text{rxn}} = -241.8 \, \text{kJ/mol} \]

కాబట్టి, నీటి ఆవిరి ఏర్పడటానికి చర్య ఎంథాల్పీ -241.8 kJ/mol.

ఉదాహరణ ప్రశ్న 3: హెస్ నియమం

ప్రశ్న:

కింది చర్యకు ఎంథాల్పీ మార్పును (\(\Delta H\)) కనుగొనండి:
\[ \text{C(s)} + \frac{1}{2}\text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO(g)} \]

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

చర్చ:

ఒక రసాయన చర్యను అనేక ఇతర చర్యల మొత్తంగా వ్యక్తపరచగలిగితే, ఆ మొత్తం చర్య యొక్క ఎంథాల్పీ మార్పు ఆ చర్యల ఎంథాల్పీ మార్పుల మొత్తానికి సమానం అవుతుందని చెప్పే హెస్ నియమాన్ని ఉపయోగించండి.

దశ 1: లక్ష్య చర్యకు సరిపోలడానికి తిరగవేయాల్సిన లేదా మార్చాల్సిన చర్యను వ్రాయండి:
– చర్య (1): \(\text{C(s)} + \text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO}_2(g) \, \Delta H = -393.5 \, \text{kJ}\)
– చర్య (2): \(\text{CO(g)} + \frac{1}{2}\text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO}_2(g) \, \Delta H = -283.0 \, \text{kJ}\)

దశ 2: చర్య (2) ను విలోమం చేసి \(\Delta H\) యొక్క గుర్తును మార్చండి:
\[ \text{CO}_2(g) \rightarrow \text{CO(g)} + \frac{1}{2}\text{O}_2(g) \, \Delta H = 283.0 \, \text{kJ} \]

దశ 3: చర్య (1) మరియు విలోమ చర్య (2) లను కలపండి:
\[ \text{C(s)} + \text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO}_2(g) \, \Delta H = -393.5 \, \text{kJ} \]
\[ \text{CO}_2(g) \rightarrow \text{CO(g)} + \frac{1}{2}\text{O}_2(g) \, \Delta H = 283.0 \, \text{kJ} \]

దశ 4: రెండు చర్యలను కలపండి:
\[ \text{C(s)} + \text{O}_2(g) + \text{CO}_2(g) \rightarrow \text{CO}_2(g) + \text{CO(g)} + \frac{1}{2}\text{O}_2(g) \]

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

మొత్తం ఎంథాల్పీ మార్పు (\(\Delta H\)):
\[ \Delta H = -393.5 \, \text{kJ} + 283.0 \, \text{kJ} = -110.5 \, \text{kJ} \]

కాబట్టి, చర్య యొక్క ఎంథాల్పీ మార్పు -110.5 kJ.

ఉదాహరణ ప్రశ్న 4: కెలోరిమెట్రీ

ప్రశ్న:

ఒక కెలోరిమెట్రీ ప్రయోగంలో, 50 గ్రాముల నీటిని (c = 4.18 J/g°C) 25°C నుండి 75°C వరకు వేడి చేశారు. అవసరమైన ఉష్ణం (q) మొత్తాన్ని లెక్కించండి.

చర్చ:

నీటిని వేడి చేయడానికి అవసరమైన ఉష్ణ పరిమాణాన్ని (q) ఈ సూత్రాన్ని ఉపయోగించి లెక్కించవచ్చు:
\[ q = m \cdot c \cdot \Delta T \]
– m = నీటి ద్రవ్యరాశి = 50 గ్రాములు
– c = విశిష్ట ఉష్ణ సామర్థ్యం = 4.18 J/g°C
– \(\Delta T = \) ఉష్ణోగ్రతలో మార్పు \( = 75°C – 25°C = 50°C \)

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

కాబట్టి, 50 గ్రాముల నీటిని 25°C నుండి 75°C వరకు వేడి చేయడానికి అవసరమైన ఉష్ణం 10450 J.

పెనుటప్

పైన ఇవ్వబడిన ఉదాహరణ సమస్యల చర్చ, రసాయన చర్యలు మరియు శక్తి పరివర్తనలకు సంబంధించిన వివిధ సమస్యలను పరిష్కరించడానికి ఉష్ణరసాయన భావనలను ఎలా అన్వయించవచ్చో సవివరంగా వివరిస్తుంది. పరిశ్రమ, శక్తి మరియు శాస్త్రీయ పరిశోధనలతో సహా వివిధ రంగాలలో ఉష్ణరసాయన శాస్త్రం చాలా కీలకమైనది, ఎందుకంటే ఇది రసాయన చర్యలలో జరిగే శక్తి పరివర్తనలను అర్థం చేసుకోవడానికి మరియు వాటిని నియంత్రించడానికి మనకు వీలు కల్పిస్తుంది. ఉష్ణరసాయన శాస్త్రంపై మంచి అవగాహనతో, మనం మరింత సమర్థవంతమైన ప్రక్రియలను రూపొందించవచ్చు మరియు కొత్త, మరింత పర్యావరణ అనుకూలమైన సాంకేతికతలను అభివృద్ధి చేయవచ్చు.