مذكرة الفصل الثاني الطاقة والتغيرات الكيميائية مقرر كيمياء 3
الطاقة
عدد استخدامات الطاقة المختلفة
الطاقة : 1 -طاقة الوضع : 2 -الطاقة الحركية : قانون حفظ الطاقة : طاقة الوضع الكيميائية : مالمقصود بطاقة الوضع الكيميائية للبروبان CH3CH2CH3: الحرارة : |
قياس الحرارة
السعر : السعر الغذائي : الجول : |
واحد سعر غذائي Cal يعادل 1000 سعر cal ( 1kcal)
تحويل وحدات الطاقة : إذا كانت وجبة إفطار مكونة من الحبوب و عصير البرتقال و الحليب تحتوي على 230Calمن الطاقة فعبر عن هذه الطاقة بوحدة الجول
الجواب :
التحويل من سعر غذائي لجول
السعر الغذائي Cal X 1000X230Cal
230Calx1000x4.184j = 9.6x105 J
معادلة حساب الحرارة
q= الطاقة الحرارية الممتصة أو المطلقة
c= الحرارة النوعية للمادة
m=كتلة المادة بالجرام
TΔ=التغير في درجة الحرارة ( C ) أو
Tالنهائية - Tالاولية ( Ti-Tf )
q=cXmXTΔ
yذا تعرضت مجموعة من المواد ( حديد , إسمنت , الومنيوم , ماء ) درجة حرارتها الأولية C 5 لمصدر للطاقة فإذا كانت كتلة كل مادة
1000g وكانت الطاقة الممتصة J 50000 فاحسب درجة الحرارة النهائية لكل مادة
TΔ ( Tf – Ti ) = q / c x m
TF =( q / c x m ) + Ti
| Tf =( 50000 J / 0.449 J/g.c x 1000g ) + 5 c = 116.4 c | الحديد |
| Tf = (50000 J / 0.84 J/g.c x 1000g ) + 5 c = 64.5 c | الإسمنت |
| Tf = ( 50000J / 0.897J/g.c x 1000g ) + 5 c = 60. 74 c | الومنيوم |
| Tf = ( 50000 J /4.184J/g.c x 1000g ) + 5 c = 17 c | الماء |
من خلال المثال السابق يتضح العلاقة العكسية بين مقدارالتغير في درجة الحرارة وقيمة الحرارة النوعية إرجع لجدول الحرارة النوعية ورتب المواد
التالية تصاعديا حسب درجة حرارتها إذا تعرضت لنفس مصدر الطاقة ( ذهب , فضة , حديد , الومنيوم )
مسائل تدريبية
إذا ارتفعت درجة الحرارة 34.4 g من الإيثانول من 25 C إلى 78.8Cفما كمية الحرارة التي امتصها الايثانول ؟
سخنت عينة من مادة مجهولة كتلتها 155g من 25C 40.0 فامتصت 5696 من الطاقة ما الحرارة النوعية للمادة ؟
تحد قطعة من الذهب النقي كتلتها 4.50g امتصت 276 من الحرارة و كانت درجة حرارتها الاولية 25 ما درجة حرارتها النهائية ؟
التقويم
ميز بين الطاقة الحركية و طاقة الوضع في الامثلة التالية : مغناطيسين منفصلين انهيار ثلجي كتب موضوعة على رفوف - نهر - سباق سيارات - فصل الشحنات في بطارية
احسب كمية الحرارة الممتصة عند تسخين 50.0g الومينوم من درجة حرارة 25Cإلى درجة حرارة 95.0c علما أن الحرارة النوعية للألومنيوم 0.897j/g
تفسير البيانات وضعت كتل متساوية من الألومينوم و الذهب و الحديد و الفضة تحت الاشعة الشمس في الوقت نفسه و لفترة زمنية محددة . استعمل الجدول 2-2 لترتيب الفلزات الأربعة وفق ازياد درجات حرارتها من الأعلى إلى الأقل ؟
الحرارة
الفكرة العامة
التغير في المحتوى الحراري للتفاعل يساوي المحتوى الحراري للنواتج مطروحا منه المحتوى الحراري للمواد المتفاعلة
| السعر | |
| الكيمياء | |
| النظام | |
| المحيط | |
| الكون | |
| المحتوى الحراري | |
| المحتوى الحراري للتفاعل |
و سنفرق بين كمية الحرارة المفقودة أو الممتصة بإشارة سالب ( - ) لكمية الحرارة المفقودة ( المنطلقة ) و إشارة موجب ( + ) لكمية الحرارة الممتصة
كمية الحرارة المفقودة من قبل الجسم الساخن ( المعدن ) = - ( كمية الحرارة المكتسبة من قبل الجسم البارد ( الماء )
مسائل تدريبية
عينة من فلز كتلتها 90.0g امتصت 25.6j من الحرارة عندما ازدادت درجة حرارتها 1.18Cما الحرارة النوعية للفلز ؟
ارتفعت درجة حرارة عينة من الماء من 20.0C إلى 46.6 عند امتصاصها 5650Jمن الحرارة . ما كتلة العينة ؟
تحد إذا فقدت 355g من الماء عند درجة حرارة 65.5Cكمية حرارة مقدارها 9750J فما درجة الحرارة النهائية للماء ؟
الطاقة الكيميائية و الكون
الكون = النظام + المحيط
| جزء من الكون يحتوي على التفاعل | جزء من الكون يحيط بالنظام |
| تفاعل الكمادة الدافئة | 4Fe (S) + 3O2 (g) 2Fe2O3 (S) + 1625KJ برادة الحديد مع غاز الأكسجين تفاعل طارد للحرارة يستخدم في صناعة الكمادات الدافئة في الكمادة الدافئة ( تفاعل طارد للحرارة )تنتقل الحرارة من النظام ( الكمادة ) إلى المحيط ( اليدين ) |
| الكمادة الباردة | 2NH4 SCN + Ba (OH)2 ---------------> Ba( SCN)2 + 2 NH4OH ثيوسيانات الأمونيوم مع هيدروكسيد الباريوم تفاعل ماص للحرارة يستخدم في صناعة الكمادات الباردة حيث تنتقل الحرارة من المحيط ( الجزء المصاب )إلى النظام ( الكمادة ) مثال آخر للكمادة الباردة ذوبان نترات الأمونيوم في الماء (aq(NO3) + aq+(NH4 H2O) + S(NH4NO3 |
| المحتوى الحراري H | المحتوى الحراري للنظام تحت ضغط ثابت ,( الطاقة المختزنة في مول واحد من المادة وهو لا يمكن قياسه |
| التغير في المحتوى الحراري H∆ | وهو المحتوى الحراري للنواتج – المحتوى الحراري للمتفاعلات ( يمكن قياسه) |
المعادلات الكيميائية الحرارية
تكتب المعادلة الكيميائية الحرارية في صورة معادلة كيميائية موزونة تشتمل على الحالات الفيزيائية لجميع المواد المتفاعلة و الناتجة و التغير في الطاقة و الذي يعبر عنه عادة بأنه تغير في المحتوى الحراري H∆
| حرارة الأحتراق H comb ∆ | لمحتوى الحراري الناتج من حرق 1mol من المادة إحتراقا كاملا أنظر الجدول 3 – 2( حرارة الإحتراق عملية طاردة للحرارة لذلك إشارة H ∆سالبة ) |
تغيرات الحالة
| حرارة التبخر المولارية ( Hvap ∆) | كمية الحرارة اللازمة لتبخر 1mol من المادة السائلة H2O(l) H2O(g) ∆Hvap = 40.7kJ |
| حرارة التبخر المولارية ( H∆ ) | كمية الحرارة اللازمة لصهر 1mol من المادة الصلبة H2O(s) H2O(l) ∆Hfus = 6.01kJ |
انظر الجدول 4 – 2 ص 66 ( حرارة التبخر والإنصهار عمليتان ماصة للحرارة لذلك إشارة H ∆موجبة)
| حرارة التكثف المولارية ( Hcond ∆ ) | كمية الحرارة الناتجة من تكثف 1mol من المادة السائلة H2O(g) H2O(l) ∆Hcond = - 40.7kJ |
| حرارة التجمد المولارية ( Hsolid ∆ ) | كمية الحرارة الناتجة من تجمد 1mol من المادة السائلة H2O(l) H2O(s) ∆Hsolid = - 6.01kJ |
انظر الجدول 4 – 2 ص 66
( حرارة التكثف وحرارة التجمد ( طاردة للحرارة ) = حرارة التبخر والإنصهار في القيمة وتعاكسها في الإشارة ) - ( يستغل المزارعون الحرارة المنطلقة من تجمد الماء في حماية محاصيلهم من التلف حيث يغمرونها بالماء في الليلة التي تسبق التجمد