Àwọn Ìbéèrè Àpẹẹrẹ Tí Ó Ń Jíròrò Àwọn Àyípadà Enthalpy àti Enthalpy
Enthalpy jẹ́ èrò pàtàkì nínú ìmọ̀ thermodynamics kẹ́míkà, tí a sábà máa ń rí nínú onírúurú ẹ̀kọ́ kẹ́míkà, láti inú àwọn ìṣesí kẹ́míkà sí àwọn ìyípadà ìpele. Nínú àpilẹ̀kọ yìí, a ó ṣe àtúnyẹ̀wò ọ̀pọ̀lọpọ̀ àpẹẹrẹ ìṣòro àti jíròrò àwọn ìyípadà enthalpy àti enthalpy láti ràn wá lọ́wọ́ láti lóye èrò náà dáadáa.
Lílóye Enthalpy
Enthalpy (H) ni iye agbara apapọ ninu eto thermodynamic kan. Kii ṣe agbara inu ti a fipamọ sinu awọn patikulu nikan ni o pẹlu, ṣugbọn agbara ti o nilo lati ṣẹda aaye fun awọn patikulu ni ayika titẹ kan. A wọn Enthalpy ni joules (J) ninu Eto Kariaye (SI).
Ní ti ìṣirò, a túmọ̀ enthalpy sí:
\[ H = U + PV \]
iṣẹ́ mi:
– \(H \) ni enthalpy
– \( U \) ni agbara inu
– \( P \) jẹ́ ìfúnpá
– \(V \) ni iwọn didun
Ìyípadà Enthalpy
Ìyípadà enthalpy (\( \Delta H \)) máa ń wáyé nígbà tí ìhùwàsí kẹ́míkà tàbí ìlànà ara bá ṣẹlẹ̀. A lè túmọ̀ ìyípadà enthalpy yìí sí iye ooru tí ètò kan tú jáde tàbí tí ó gbà ní ìfúnpá tí ó dúró ṣinṣin. Ní ti ìṣirò:
\[ \Delta H = H_{\text{product}} – H_{\text{reactant}} \]
Àwọn ìṣesí exothermic jẹ́ àwọn ìṣesí tí ó ń tú ooru jáde sínú àyíká, àti nínú àwọn ìṣesí wọ̀nyí, \( \Delta H \) jẹ́ odi. Ní àkókò kan náà, ìṣesí endothermic jẹ́ ìṣesí tí ó ń gba ooru láti inú àyíká, àti nínú ìṣesí yìí, \( \Delta H \) ní ìníyelórí rere.
Àpẹẹrẹ Àwọn Ìbéèrè àti Ìjíròrò
Àpẹẹrẹ Ìbéèrè 1: Ìyípadà nínú Enthalpy ti Combustion
Ìbéèrè:
A mọ̀ pé jíjó gbogbo mole methane kan (\(CH_4\)) máa ń mú erogba oloro (\(CO_2\)) àti omi (\(H_2O\)) jáde. Enthalpy ti ìṣẹ̀dá data ni àwọn wọ̀nyí:
– \( \Delta H_{{f, H_2O (l)}} = -285.8 \text{kJ/mol} \)
– \( \Delta H_{{f, CO_2 (g)}} = -393.5 \text{kJ/mol} \)
– \( \Delta H_{{f, CH_4 (g)}} = -74.8 \text{kJ/mol} \)
Ṣírò ìyípadà enthalpy (\( \Delta H \)) ti ìṣesí ìjóná.
Ìjíròrò:
Ìhùwàsí ìjóná ti methane ni:
\[ CH_4 (g) + 2 O_2 (g) \a ọ̀tún CO_2 (g) + 2 H_2O (l) \]
A le ṣe iṣiro iyipada enthalpy ti iṣedaṣe (\( \Delta H \)) nipa lilo enthalpy ti dida:
\[ \Delta H = \Sigma \Delta H_f \text{products} – \Sigma \Delta H_f \text{reactants} \]
Produk:
\[ \Delta H_f (CO_2 (g)) = -393.5 \text{kJ/mol} \]
\[ \Delta H_f (H_2O (l)) = -285.8 \text{kJ/mol} \]
Iye apapọ ti awọn ọja:
\[ (-393.5 \text{kJ/mol}) + 2\times(-285.8 \text{kJ/mol}) = -393.5 – 571.6 = -965.1 \text{kJ/mol} \]
Àwọn ohun tí ń ṣe àtúnṣe:
\[ \Delta H_f (CH_4 (g)) = -74.8 \text{kJ/mol} \]
\[ \Delta H_f (O_2 (g)) = 0 \text{kJ/mol} \]
(Atẹ́síjìn ní ipò ìpele rẹ̀ ní enthalpy ti ìṣẹ̀dá òdo.)
Lapapọ enthalpy ti awọn ohun ti n ṣe atunṣe:
\[ (-74.8 \text{kJ/mol}) + 2\times(0 \text{kJ/mol}) = -74.8 \text{kJ/mol} \]
Nítorí náà, ìyípadà nínú enthalpy (\( \Delta H \)) ni:
\[ \Delta H = -965.1 \ọrọ{kJ/mol} – (-74.8 \text{kJ/mol}) \]
\[ \Delta H = -965.1 + 74.8 \]
\[ \Delta H = -890.3 \text{kJ/mol} \]
Nítorí náà, ìyípadà enthalpy fún ìjóná mole methane kan jẹ́ \(-890.3 \text{kJ/mol}\).
Àpẹẹrẹ Ìbéèrè 2: Àwọn Àyípadà Enthalpy nínú Àwọn Ìlànà Ara
Ìbéèrè:
Ṣírò ìyípadà enthalpy nígbà tí 50 giramu ti yinyin (\(H_2O_{(s)}\)) ní 0°C bá yọ́ di omi (\(H_2O_{(l)}\)) ní 0°C. A mọ̀ pé ooru yíyọ́ yinyin (\( \Delta H_{\text{fus}} \)) jẹ́ 6.01 kJ/mol àti ìwọ̀n molar ti omi jẹ́ 18 g/mol.
Ìjíròrò:
Igbesẹ akọkọ ni lati ṣe iṣiro iye awọn moles ti yinyin.
\[ \text{Àwọn Mólù yìnyín} = \frac{50 \text{g}}{18 \text{g/mol}} \approx 2.78 \text{mol} \]
Lẹ́yìn náà, a máa ṣírò ìyípadà enthalpy fún yíyọ́ yìnyín:
\[ \Delta H = n \cdot \Delta H_{\text{fus}} \]
\[ \Delta H = 2.78 \text{mol} \cdot 6.01 \text{kJ/mol} \]
\[ \Delta H \approx 16.7 \text{kJ} \]
Nítorí náà, ìyípadà enthalpy nígbà tí 50 giramu ti yinyin bá yọ́ ní 0°C jẹ́ nǹkan bí 16.7 kJ. Èyí jẹ́ ìlànà endothermic nítorí pé yinyin náà máa ń gba ooru láti yípadà sí omi.
Àpẹẹrẹ 3: Ìdáhùn Hess
Ìbéèrè:
Lo òfin Hess láti pinnu ìyípadà enthalpy fún ìṣesí wọ̀nyí:
\[ 2 C(graphite) + 3 H_2(g) \rightarrow C_2H_6(g) \]
Ọpọlọpọ awọn aati ni a mọ pẹlu awọn iyipada enthalpy wọn:
1. \( C(graphite) + O_2(g) \rightarrow CO_2(g), \Delta H = -393.5 \text{kJ} \)
2. \( H_2(g) + \frac{1}{2}O_2(g) \rightarrow H_2O(l), \Delta H = -285.8 \text{kJ} \)
3. \( 2 C_2H_6(g) + 7 O_2(g) \rightarrow 4 CO_2(g) + 6 H_2O(l), \Delta H = -3119.6 \text{kJ} \)
Ìjíròrò:
Láti ṣírò ìyípadà enthalpy (\( \Delta H \)) ti ìṣesí náà, a nílò láti yí àwọn ìṣesí náà padà kí a sì sọ wọ́n di púpọ̀ láti bá ìṣesí tí a fẹ́ ṣe mu.
Awọn igbesẹ:
1. Yí ìṣesí náà padà \(C_2H_6 \rightarrow 2 CO_2 + 3 H_2O\):
\[2C_2H_6(g) + 7O_2(g) \ọtun 4 CO_2(g) + 6H_2O(l), \Delta H = -3119.6 \ọrọ{kJ}\]
Ṣe àtúnṣe àti pín àwọn ìṣesí:
\[ 4CO_2(g) + 6H_2O(l) \otun-ọtun 2C_2H_6(g) + 7O_2(g), \Delta H = 3119.6/2 = 1559.8 \ ọrọ{kJ} \]
2. Ìdáhùn \(C \rightarrow CO_2\):
\[ 4C(graphite) + 4O_2(g) \rightarrow 4CO_2(g), \Delta H = 4 \times -393.5 = -1574 \text{kJ} \]
3. Ìdáhùn \(H_2\rightarrow H_2O\):
\[ 6H_2(g) + 3O_2(g) \rightarrow 6H_2O(l), \Delta H = 6 \times -285.8 = -1714.8 \text{kJ} \]
Tí a bá so gbogbo rẹ̀ pọ̀, a ó rí:
\[2C(graphite) + 3H_2(g) \ọ̀tún C_2H_6 \]
\[ \Delta H = 1559.8 – 1574 – 1714.8 = -1729 \text{kJ}\]
Nítorí náà, ìyípadà enthalpy ti ìṣesí àwọn moles graphite 2 àti moles 3 ti \(H_2\) sí \(C_2H_6(g)\) jẹ́ -1729 kJ.
Nítorí náà, òye èrò enthalpy àti bí a ṣe lò ó fún onírúurú ìṣesí ń fúnni ní òye nípa bí agbára ṣe ń kópa nínú àwọn ìyípadà kẹ́míkà àti ti ara. Àwọn ìṣòro tí a mẹ́nu kàn lókè yìí jẹ́ àpẹẹrẹ díẹ̀ tí a sábà máa ń lò nínú ẹ̀kọ́ láti mú kí òye àwọn èrò wọ̀nyí lágbára sí i.
