בייַשפּיל פֿון טערמאָכעמיע דיסקוסיע פֿראַגעס
הקדמה
טערמאכעמיע איז א צווייג פון כעמיע וואס שטודירט די באציאונג צווישן כעמישע רעאקציעס און ענערגיע ענדערונגען, ספעציעל אין דער פארעם פון היץ. דאס איז א וויכטיגע טעמע אין פיזישער כעמיע ווייל דאס העלפט אונז פארשטיין ווי ענערגיע ווערט איבערגעפירט און טראנספארמירט בעת כעמישע רעאקציעס. אין דעם ארטיקל וועלן מיר דיסקוטירן עטלעכע טערמאכעמיע ביישפיל פראבלעמען צו העלפן קלאר מאכן די קאנצעפטן.
בייַשפּיל קשיא 1: ענדערונג אין ענטהאַלפּי פון פארברענונג
פראגע:
די ענטהאלפּיע פון פארברענונג (ΔHc) פון עטאַנאָל (C2H5OH) איז -1367 kJ/mol. באַשטימט די סומע ענערגיע וואָס ווערט באַפרייט ווען 2 מאָל עטאַנאָל ווערן גאָר פארברענט!
פֿאַרעפֿנטלעכט:
די ענטהאלפּיע ענדערונג פון פארברענונג (ΔHc) איז די ענערגיע וואס ווערט באפרייט ווען איין מאל פון א סובסטאנץ ווערט אינגאנצן פארברענט אין זויערשטאף. פאר עטאנאל, ΔHc = -1367 קדזש/מאל.
אויב 2 מאָל עטאַנאָל ווערן פארברענט, איז די סומע פון ענערגיע וואָס ווערט באפרייט:
\[ \text{ענערגיע ארויסלאָזונג} = 2 \, \text{מאָל} \times (-1367 \, \text{קדזש/מאָל}) \]
\[ \text{אויסלאָדונג ענערגיע} = -2734 \, \text{kJ} \]
אַלזאָ, ווען 2 מאָל עטאַנאָל ווערן גאָר פֿאַרברענט, איז די ענערגיע וואָס ווערט באַפֿרײַט -2734 kJ.
בייַשפּיל קשיא 2: קאַלקולירן רעאַקציע ענטהאַלפּי פֿון פאָרמאַציע ענטהאַלפּי דאַטן
פראגע:
ניצט די פאלגענדע סטאַנדאַרט ענטהאַלפּי פון פאָרמאַציע דאַטן צו רעכענען די רעאַקציע ענטהאַלפּי פון פאָרמאַציע פון וואַסער פארע:
– (\(\Delta H_{f}^{\circ}(\H_2(g)) = 0 \, \kJ/mol})
– (\(\Delta H_{\text{f}}^{\circ}(\text{O}_2(g)) = 0 \, \text{kJ/mol}\)
– (\(\Delta H_{f}^{\circ}(\H_2\O(g)) = -241.8 \, \kJ/mol})
רעאַקציע:
\[ \text{H}_2(g) + \frac{1}{2}\text{O}_2(g) \rightarrow \text{H}_2\text{O}(g) \]
פֿאַרעפֿנטלעכט:
די רעאַקציע ענטהאַלפּיע (\(\Delta H_{\text{rxn}}\)) קען אויסגערעכנט ווערן ניצנדיק די סטאַנדאַרט ענטהאַלפּיע פון פאָרמאַציע (\(\Delta H_{\text{f}}^{\circ}\)) מיט דער פֿאָרמל:
[\[\Delta H_{\text{rxn}} = \Sigma \Delta H_{\text{f}}^{\circ} \text{פּראָדוקט} – \Sigma \Delta H_{\text{f}}^{\circ} \text{רעאַקטאַנץ} \]
פֿאַר דעם רעאַקציע:
[\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] \]
אַרייַן די ענטהאַלפּיע פון פאָרמאַציע ווערט:
[ΔH_rxn = -241.8, קדזש/מאָל – [0 + 1/2 × 0]]
[ΔH_rxn = -241.8, קדזש/מאָל]
אַזוי, די רעאַקציע ענטהאַלפּי פֿאַר דער פאָרמירונג פון וואַסער פארע איז -241.8 קדזש/מאָל.
בייַשפּיל קשיא 3: העס'ס געזעץ
פראגע:
באַשטימען די ענטהאַלפּיע ענדערונג (ΔH) פֿאַר דער פֿאָלגנדיקער רעאַקציע:
[C(s) + 1/2 O_2(g) רעכטער אַרראָו CO(g)]
ניצט די פאלגענדע דאַטן:
1. \(\text{C(s)} + \text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO}_2(g) \, ΔH = -393.5 \, \text{kJ}\)
2. \(\text{CO(g)} + \frac{1}{2}\text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO}_2(g) \, ΔH = -283.0 \, \text{kJ}\)
פֿאַרעפֿנטלעכט:
ניץ העס'ס געזעץ, וואָס זאָגט אַז אויב אַ כעמישע רעאַקציע קען אויסגעדריקט ווערן ווי די סומע פון עטלעכע אַנדערע רעאַקציעס, דאַן איז די ענטהאַלפּיע ענדערונג פון דער גאַנצער רעאַקציע די סומע פון די ענטהאַלפּיע ענדערונגען פון יענע רעאַקציעס.
שריט 1: שרייבט די רעאקציע וואס דארף ווערן אומגעקערט אדער געענדערט כדי צו פּאַסן צו דער ציל רעאקציע:
– רעאַקציע (1): \(\text{C(s)} + \text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO}_2(g) \, ΔH = -393.5 \, \text{kJ}\)
– רעאַקציע (2): \(\text{CO(g)} + \frac{1}{2}\text{O}_2(g) \rightarrow \text{CO}_2(g) \, ΔH = -283.0 \, \text{kJ}\)
שריט 2: קער איבער רעאַקציע (2) און ענדערן דעם סימן פון \(\Delta H\):
[CO₂(g) + 1/2 O₂(g), ΔH = 283.0, kJ]
שריט 3: לייג צו רעאקציע (1) און די פארקערטע רעאקציע (2):
[C(s) + O²(g) CO²(g), ΔH = -393.5, kJ]
[CO₂(g) + 1/2 O₂(g), ΔH = 283.0, kJ]
שריט 4: לייג צו די צוויי רעאקציעס:
\[ \טעקסט{C(s)} + \טעקסט{O}_2(g) + \טעקסט{CO}_2(g) \רייטאַראָו \טעקסט{CO}_2(g) + \טעקסט{CO(g)} + \frac{1}{2}\טעקסט{O}_2(g) \]
סימפליפֿיקאַציע רעזולטירט אין:
\[ \טעקסט{C(s)} + \frac{1}{2} \טעקסט{O}_2(g) \rightarrow \טעקסט{CO(g)} \]
גאַנץ ענטהאַלפּיע ענדערונג (\(\Delta H\)):
[ΔH = -393.5, kJ + 283.0, kJ = -110.5, kJ]
אַזוי, די ענטהאַלפּי ענדערונג פֿאַר דער רעאַקציע איז -110.5 קדזש.
בייַשפּיל קשיא 4: קאַלאָרימעטריע
פראגע:
אין אַ קאַלאָרימעטריע עקספּערימענט, ווערט 50 ג וואַסער (c = 4.18 דזש/ג°C) געהייצט פֿון 25°C ביז 75°C. רעכנט אויס די נויטיקע מאָס היץ (q).
פֿאַרעפֿנטלעכט:
די מאָס היץ (q) וואָס איז נויטיק צו הייצן וואַסער קען מען אויסרעכענען מיט דער פֿאָרמולע:
\[ q = m ⋅c ⋅דעלטאַ T \]
– מ = מאַסע פון וואַסער = 50 ג
– c = ספעציפישע היץ קאַפּאַציטעט = 4.18 דזש/ג°C
– \(\DeltaT = \) ענדערונג אין טעמפּעראַטור \( = 75°C – 25°C = 50°C \)
[ q = 50 , g × 4.18 , J/g°C × 50°C]
\[ q = 10450 \, \text{J} \]
אַלזאָ, די מאָס היץ וואָס איז נויטיק צו וואַרעמען 50 ג וואַסער פֿון 25°C ביז 75°C איז 10450 דזשאָול.
קלאָוזינג
די דיסקוסיע פון די ביישפּיל פּראָבלעמען אויבן גיט אַ דעטאַלירטן איבערבליק פון ווי טערמאָכעמישע קאָנצעפּטן קענען ווערן געווענדט צו סאָלווען פֿאַרשידענע פּראָבלעמען פֿאַרבונדן מיט כעמישע רעאַקציעס און ענערגיע טראַנספאָרמאַציעס. טערמאָכעמיע איז קריטיש אין פֿאַרשידענע פֿעלדער, אַרייַנגערעכנט אינדוסטריע, ענערגיע און וויסנשאַפֿטלעכע פֿאָרשונג, ווייל עס דערמעגלעכט אונדז צו פֿאַרשטיין און מאַניפּולירן די ענערגיע טראַנספאָרמאַציעס וואָס פּאַסירן אין כעמישע רעאַקציעס. מיט אַ גוטן פֿאַרשטאַנד פֿון טערמאָכעמיע קענען מיר דיזיינען מער עפֿעקטיווע פּראָצעסן און אַנטוויקלען נייע, מער עקאָלאָגיש-פֿרײַנדלעכע טעכנאָלאָגיעס.
