قياس الحرارة وتدفق الحرارة: مشاكل الكيمياء العاملة

قياس السعرات الحرارية هي دراسة نقل الحرارة وتغيرات الحالة الناتجة عن التفاعلات الكيميائية ، أو انتقالات الطور ، أو التغيرات الفيزيائية. الأداة المستخدمة لقياس تغير الحرارة هي المسعر. هناك نوعان شائعان من المسعرات هما: مسعر فنجان القهوة ومسعر القنبلة.

هذه المشاكل توضح كيفية حساب نقل الحرارة و تغيير المحتوى الحراري باستخدام بيانات المسعر. أثناء العمل على هذه المشكلات ، راجع الأقسام فنجان القهوة وقنبلة المسعرات و ال قوانين الكيمياء الحرارية.

يتم إجراء التفاعل الحمضي القاعدي في جهاز قياس الكوب في فنجان القهوة:

• H⁺(aq) + OH^-(أ ك) → ح₂يا (ل)

ترتفع درجة حرارة 110 غرام من الماء من 25.0 درجة مئوية إلى 26.2 درجة مئوية عند 0.10 مول من H⁺ يتفاعل مع 0.10 مول من OH^-.

• حساب ف_ماء
• حساب ΔH للتفاعل
• حساب ifH إذا 1.00 مول OH^- يتفاعل مع 1.00 مول ح⁺

استخدم هذه المعادلة:

• ف = (حرارة نوعية) x m x Δt

حيث q هو تدفق الحرارة ، م هو الكتلة في غرامو ist هو التغير في درجة الحرارة. عند توصيل القيم الواردة في المشكلة ، تحصل على:

• ف_ماء = 4.18 (J / g · C ؛) × 110 جم × (26.6 درجة مئوية - 25.0 درجة مئوية)
• ف_ماء = 550 ي
• =H = - (ف_ماء) = - 550 ج

أنت تعرف أنه عندما 0.010 مول من H⁺ أو OH^- يتفاعل ، isH - 550 J:

• 0.010 مول ه⁺ ~ -550 ي

لذلك ، ل 1.00 مول من H⁺ (أو OH^-):

• ΔH = 1.00 مول H⁺ x (-550 J / 0.010 مول H⁺)
• =H = -5.5 × 10⁴ ج
• =H = -55 kJ

• 550 J (تأكد من أن اثنين من الشخصيات الهامة.)
• -550 ي
• -55 كج

عندما عينة 1.000 غرام من وقود الصواريخ هيدرازين ، N₂H₄، يتم حرقه في مسعر قنبلة ، والذي يحتوي على 1200 غرام من الماء ، ترتفع درجة الحرارة من 24.62 درجة مئوية إلى 28.16 درجة مئوية. إذا كانت C للقنبلة 840 J / C ، احسب:

• ف_{رد فعل} لاحتراق عينة 1 غرام
• ف_{رد فعل} لاحتراق مول واحد من الهيدرازين في المسعر قنبلة

بالنسبة لمسعر قنبلة ، استخدم هذه المعادلة:

• ف_{رد فعل} = - (qwater + qbomb)
• ف_{رد فعل} = - (4.18 J / g · C x mwater x Δt + C x Δt)
• ف_{رد فعل} = - (4.18 J / g · C x mwater + C) Δt

عندما تكون q عبارة عن تدفق حرارة ، تكون m بالكتلة بالجرام ، وهي تتغير في درجة الحرارة. توصيل القيم الواردة في المشكلة:

• ف_{رد فعل} = - (4.18 J / g · C × 1200 جم + 840 J / C) (3.54 C)
• ف_{رد فعل} = -20،700 J أو -20.7 كيلو جول

أنت تعرف الآن أن 20.7 كيلو جول من الحرارة يتم تطويرها لكل جرام من هيدرازين يتم حرقه. باستخدام الجدول الدوري لتأخذ، لتمتلك الأوزان الذرية، احسب أن الخلد واحد من الهيدرازين ، N₂H₄، الوزن 32.0 غرام. لذلك ، من أجل احتراق خلد واحد من الهيدرازين:

• ف_{رد فعل} = 32.0 × -20.7 كيلوجرام / غرام
• ف_{رد فعل} = -662 كج

• -20.7 كج
• -662 كج