تعريف المحتوى الحرارية في الكيمياء والفيزياء

إن المحتوى الحراري هو خاصية ديناميكية حرارية للنظام. هو مجموع الطاقة الداخلية المضافة إلى ناتج ضغط وحجم النظام. إنه يعكس القدرة على القيام بأعمال غير ميكانيكية والقدرة على الإفراج الحرارة.

يشار إلى المحتوى الحراري على أنه ح; المحتوى الحراري المحدد يشار إليه على أنه ح. الوحدات الشائعة المستخدمة للتعبير عن المحتوى الحراري هي الجول أو السعرات الحرارية أو BTU (وحدة حرارية بريطانية). المحتوى الحراري في عملية الخنق ثابت.

يتم حساب التغير في المحتوى الحراري بدلاً من المحتوى الحراري ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أنه لا يمكن قياس المحتوى الحراري الإجمالي لنظام لأنه من المستحيل معرفة نقطة الصفر. ومع ذلك ، من الممكن قياس الفرق في المحتوى الحراري بين دولة وأخرى. يمكن حساب تغير المحتوى الحراري تحت ظروف الضغط المستمر.

أحد الأمثلة على ذلك هو رجل إطفاء موجود على سلم ، لكن الدخان حجب رؤيته للأرض. لا يستطيع أن يرى عدد الدرجات الموجودة أسفله على الأرض ولكنه يستطيع رؤية أن هناك ثلاث درجات في النافذة حيث يحتاج الشخص إلى الإنقاذ. بنفس الطريقة ، لا يمكن قياس المحتوى الحراري الإجمالي ، ولكن يمكن تغيير التغير في المحتوى الحراري (ثلاث درجات سلم).

H = E + PV

حيث H هو المحتوى الحراري ، و E هي الطاقة الداخلية للنظام ، و P هو الضغط ، و V هو الحجم

د ح = ت د ق + ف د الخامس

• يسمح لنا قياس التغيير في المحتوى الحراري بتحديد ما إذا كان التفاعل ماصًا للحرارة (الحرارة الممتصة أو التغيير الإيجابي في المحتوى الحراري) أو الحرارة الحرارية (الحرارة المنبعثة ، التغيير السلبي في المحتوى الحراري).
• يتم استخدامه لحساب حرارة تفاعل عملية كيميائية.
• يستخدم التغير في المحتوى الحراري لقياس تدفق الحرارة فيه قياس السعرات الحرارية.
• يتم قياسه لتقييم عملية الخنق أو توسع جول-طومسون.
• يستخدم المحتوى الحراري لحساب الحد الأدنى من الطاقة للضاغط.
• يحدث تغير المحتوى الحراري أثناء تغيير في حالة المادة.
• هناك العديد من التطبيقات الأخرى في المحتوى الحراري في الهندسة الحرارية.

يمكنك استخدام حرارة اندماج الثلج وحرارة تبخير الماء لحساب تغير المحتوى الحراري عندما يذوب الجليد في سائل ويتحول السائل إلى بخار.

ال حرارة الانصهار من الجليد 333 ج / جم (بمعنى أنه يتم امتصاص 333 ج عندما يذوب 1 جرام من الجليد) تبخير من الماء السائل عند 100 درجة مئوية هو 2257 جول / جم.

الجزء أ: احسب تغير في المحتوى الحراري، ΔH ، لهاتين العمليتين.

ح₂O (s) → H₂O (ل) ؛ ΔH =؟
ح₂O (ل) ← ح₂O (ز) ؛ ΔH =؟
الجزء ب: باستخدام القيم التي حسبتها ، ابحث عن عدد جرامات الثلج التي يمكنك إذابتها باستخدام 0.800 كيلوجول من الحرارة.

المحلول
أ. إن درجات حرارة الانصهار والتبخير في الجول ، لذا فإن أول شيء يجب فعله هو التحويل إلى كيلوجول. باستخدام الجدول الدوري، نعلم أن 1 جزيء الماء (ح₂O) يساوي 18.02 جم. وبالتالي:
الانصهار ΔH = 18.02 جم × 333 جول / 1 جم
الانصهار ΔH = 6.00 × 10³ ي
الانصهار ΔH = 6.00 كيلوجول
تبخير ΔH = 18.02 جم × 2257 جول / 1 جم
تبخير ΔH = 4.07 × 10⁴ ي
تبخير ΔH = 40.7 كيلوجول
لذا فإن التفاعلات الحرارية الحرارية المكتملة هي:
ح₂O (s) → H₂O (ل) ؛ ΔH = +6.00 كيلوجول
ح₂O (ل) ← ح₂O (ز) ؛ ΔH = +40.7 كيلوجول
ب. الآن نعلم أن:
1 مول ح₂O (s) = 18.02 غم₂O (s) ~ 6.00 كيلوجول
باستخدام عامل التحويل هذا:
0.800 كيلوجول × 18.02 جم من الثلج / 6.00 كيلوجول = 2.40 جم من الثلج المذاب

أ. ح₂O (s) → H₂O (ل) ؛ ΔH = +6.00 كيلوجول

ح₂O (ل) ← ح₂O (ز) ؛ ΔH = +40.7 كيلوجول

ب. ذاب الجليد 2.40 ز