• مشکی
  • سفید
  • سبز
  • آبی
  • قرمز
  • نارنجی
  • بنفش
  • طلایی
انجمن ها > انجمن دانش آموزی > صفحه اول بحث
لطفا در سایت شناسائی شوید!
دانش آموزی (بازدید: 3154)
چهارشنبه 24/9/1389 - 17:54 -0 تشکر 262825
*ترمودینامیک شیمیایی*

بسم رب الحسین

سلامی گرم خدمت دانش آموزان عزیز

ان شاءالله که تا این لحظه عزاداری هایتان مورد قبول درگاه حضرت حق واقع شده باشد.

اگر یادتان باشد اوایل سال ترمودینامیک مربوط به فیزیک 3 و آزمایشگاه را کاملا برایتان تشریح کردیم اما در این بحث به تشریح ترمودینامیک شیمیایی می پردازیم.

در پایان نیز نمونه سوال هایی از این قسمت برایتان قرار می دهیم.

موفق و موید باشید.

یا حق.

چهارشنبه 24/9/1389 - 17:57 - 0 تشکر 262826

گرما و دما

هر گاه دو جسم با دماهای متفاوت با هم تماس حاصل کنند گرما از جسمی که دمای بیشتر دارد به جسمی که دمای کمتری دارد جاری می شو. بنابر این می توان گفت که گرما نوعی انرژی است حال آنکه دما معیاری است که میزان سردی و گرمی اجسام را مشخص می کند.

یکاهای انرژی


یکاها یا واحدهای رایج انرژی کالری و ژول هستند. کالری مقدار گرمای مورد نیاز برای افزایش دمای یک گرم آب خالص به اندازه یک درجه سلسیوس است. ژول انرژی لازم برای بالا بردن جسمی به جرم kg ۱ به ارتفاع10 CM از سطح زمین است . برای اندازه گیری مقادیر ترمودینامیکی بیشتر از kj و kcl استفاده می شود.

چهارشنبه 24/9/1389 - 17:59 - 0 تشکر 262827

ظرفیت گرمایی

«ظرفیت گرمایی» یک جسم ، گرمای مورد نیاز برای افزایش دمای آن به اندازه یک درجه سلسیوس است. «ظرفیت گرمایی ویژه» گرمای مورد نیاز برای افزایش دمای یک گرم از جسمی به اندازه ی یک درجه سلسیوس است.

q

m.t

   = ®

مقدار گرمای مبادله شده

تغییر دما × جرم جسم

= ظرفیت گرمایی ویژه



یکان ظرفیت گرمایی ویژه ۱-C . g-۱ . j ْ و یا ۱-K. j-۱ .g ْ است.
«ظرفیا گرمایی مولی » مقدار گرمای لازم برای افزایش دمای یک مول از یک ماده به اندازه یک درجه سلسیوس است و یکان آن  ۱- C ْ .۱-  j.mol می باشد.
مثال : باkj  ۴۵ انرژی ، دمای چند کیلوگرم آب  c ْ۰۱ ا فزایش می یابد . ظرفیت گرمایی ویژه آب برابر c ْ-۱.j.g-۱ 4/148 می باشد.
g = mcΔT
(۴۵۰۰ j = m (4/184 .  j . g -1 .ْ c -1 ) (10ْ c

 = 1075/5 g

45000 J

(4/184 J. g -1. ْc) (10 ْC)

m =

چهارشنبه 24/9/1389 - 18:0 - 0 تشکر 262828

خواص ترمودینامیکی :

1- خواص مقداری : به مقدار ماده وابسته است مانند جرم و حجم
2- خواص شدتی : به مقدار ماده بستگی ندارد مانند دمای ذوب و جوش  

جریان انرژی در سیستم :

هر ذره در سیستم دارای انرژی جنبشی و پتانسیل است. مجموع این انرژیها برای ذرات تشکیل دهنده سیستم انرژی درونی سیستم نامیده می شود. در یک سیستم شیمیایی تغییر انرژی درونی Δ E عبارت است از :

 ΔE =  E پایانی - Eآغازی =  E فرآورده – Eمواد اولیه = E2 – E1

باید توجه داشت که تغییر انرژی در سیستم با تغییر انرژی محیط اطراف آن همراه است. به عبارت دیگر کل انرژی جهان ثابت است . بنابر این هر تغییر در انرژی یک سیستم ترمودینامیکی با تغییر دیگری در محیط متعادل می شود.اگر انرژی محیط پیرامون آن افزایش می یابد و برعکس

چهارشنبه 24/9/1389 - 18:1 - 0 تشکر 262829

تابع حالت و وابسته نبودن انرژی درونی به مسیر:

اگر برای انجام فرآیندی مسیرهای متفاوتی وجود داشته باشد، تغییر انرژی درونی سیستم در تمام مسیرها یکسان است و فقط به حالت آغازی و پایانی سیستم وابسته است بنابر این انرژی درونی یک تابع حالت است. به عنوان مثال یک واکنش گرماده مثل سوختن اکتان را در نظر بگیرید.

گرمای حاصل از این واکنش ممکن است صرف انجام کار (به حرکت درآمدن خودرو) و یا گرم کردن موتور خودرو شود، یا در حالتی دیگر کل گرمای حاصل از واکنش به محیط اطراف داده شود ولی در کلیه حالتها تغییر انرژی درونی یکسان است.

چهارشنبه 24/9/1389 - 18:1 - 0 تشکر 262830

قانون اول ترمودینامیک:

انرژی کل جهان ثابت است. انرژی نه بوجود می آید و نه از بین می رود، اما می تواند به سه طریق زیر تغییر کند:
1- از طریق بدست آوردن یا از دست دادن گرم (q) که در اینصورت
ΔE=-g,+g

2- از طریق انجام کار توسط سیستم روی محیط و یا توسط روی سیستم که در اینصورت
w,-w=ΔE+
3- از طریق مبادله ی گرما و کار با محیط خارج هر دو در یک زمان که در اینصورت
ΔE = w+q
نتیجه اینکه کار و گرما انواع متفاوت انرژی هستند که به هم تبدیل می شوند. Δ E می تواند مثبت و هم منفی باشد. منفی بودن به معنای گرماده بودن و انجام کار توسط سیستم روی محیط است. مثبت بودن به معنای گرماگیر بودن و انجام کار توسط محیط روی سیستم است.  

چهارشنبه 24/9/1389 - 18:2 - 0 تشکر 262831

کار ناشی از انبساط:

وقتی گازی منبسط می شود روی محیط خود کار انجام می دهد و این نوع کار را کار انبساطی یا کار ناشی از انبساط می گویند. چون این نوع کار ناشی از تغییر حجم است. مقدار pv کار انجام شده توسط یک سیستم در فشار ثابت است. کار pv می تواند توسط واکنش شیمیایی که حجم آن در ضمن واکنش افزایش می یابد صورت گیرد.
یعنی کل حجم فرآورده ها بیشتر از کل حجم واکنش دهنده ها باشد.

تغییر حجمp - Δv فشار = w کار انجام شده

اگر تعداد مول گازهای فرآورده بیش از تعداد مول گازهای واکنش دهنده باشد
ΔV > 0 <--- منفی است W

اگر تعداد مول گازهای فرآورده مساوی با تعداد مول گازهای واکنش دهنده باشد
ΔV = 0 ---> W = 0

اگر تعداد مول گازهای فرآورده کمتر از تعداد مول گازهای واکنش دهنده باشد
ΔV <0 ---> W مثبت است  

چهارشنبه 24/9/1389 - 18:3 - 0 تشکر 262833

آنتالپی:

آنتالپی عبارت است از تغییر انرژی یک سیستم در فشار ثابت . آنتالپی یک تابع حالت است و تغییر آن فقط به آغازی و پایانی فرآیند بستگی دارد و با Δ H نشان داده می شود
واکنش دهنده ها H - H فرآورده ها= ΔH
آنتالپی مربوط به مبادله انرژی همراه با انجام کار توسط سیستم روی محیط پیرامون یا برعکس است و میزان آن با تغییر انرژی درونی تفاوت دارد.
در یک واکنش گرماده ، گرما آزاد می شود و آنتالپی سیستم کاهش می یابد مثل سوختن متان ΔH < 0
در یک واکنش گرماگیر ، گرما وارد سیستم می شود و آنتالپی سیستم افزایش می یابد. ذوب شدن یخ ΔH>0

چهارشنبه 24/9/1389 - 18:3 - 0 تشکر 262834

حالت استاندارد:

برای اینکه اندازه گیری گرما همه ی واکنشها در شرایط یکسانی انجام گیرند، شرایط ویژه ای به نام حالت استاندارد ترمودینامیکی ، تعیین شده است. حالت استاندارد ترمودینامیکی ، پایدارترین شکل ماده خالص در فشار یک اتمسفر و دمایی مشخص (معمولاً دمای اتاق ، ۲۵ ْ C) تعریف می شود ، برای اینکه مشخص باشد اندازه گیریها در شرایط استاندارد انجام شده علامت « ْ» را بالای خاصیت اندازه گیری شده قرار می دهند. مثل ْ ΔH  

چهارشنبه 24/9/1389 - 18:4 - 0 تشکر 262835

برخی از تغییر آنتالپی های مهم:

1- آنتالپی تشکیل ( تشکیل ْ ΔH) :
گرمای تشکیل برابر مقدار گرمایی است که موقع تشکیل یک مول از ترکیب از مواد ساده ی سازنده اش در فشار ثابت حاصل می شود.
(C(S) + 2H2(g) ---> CH4(g
ΔH ْ تشکیل = - I74/9KJ
آنتالپی تشکیل می شود مثبت یا منفی باشد ( تشکیل شدن گرماگیر یا گرماده باشد) . آنتالپی تشکیل پایدارترین دگر شکل یک عنصر در حالت استاندارد صفر در نظر گرفته شده است .

۲ – آنتالپی سوختن ( سوختن ΔH) :
گرمای حاصل از سوختن یک مول از ماده در مقدار کافی اکسیژن خالص در فشار ثابت را آنتالپی سوختن می نامند. مثلاً از سوختن یک مول متان Kg۸۰۲/۷ گرما آزاد می شود.

۳ – آنتالپی ذوب (ذوب ΔH) :
مقدار گرمای لازم برای ذوب شدن یک مول ماده را آنتالپی ذوب آن ماده می نامند. مثلاً برای ذوب کردن یک مول نفتالن kg ۱۸/۹۸ گرما لازم است.

۴ – آنتالپی تبخیر (تبخیر ΔH)
وقتی یک مول از ماده ای تصعید شود، تغییر آنتالپی این فرآیند را آنتالپی تصعید می نامند. یک مول یخ خشک در فشار معمولی مستقیماً به گاز CO2 تبدیل می شود و Kg۲۵/۲ گرما می گیرد.

5 – آنتالپی پیوند :
اتمهای H در مولکول H2 توسط پیوند کووالانسی به هم متصل شده اند. برای شکستن این پیوند باید انرژی مصرف شود. به انرژی لازم برای شکستن پیوند انرژی تفکیک پیوند یا آنتالپی پیوند می گویند.
این مقدار برای ملکول H2 برابر KJ۴۳۵ است.  

چهارشنبه 24/9/1389 - 18:5 - 0 تشکر 262837

روشهای غیرمستقیم تعیین آنتالپی :

بر طبق قانون هس «اگر یک واکنش جمع دو یا چند واکنش دیگر باشد، Δ H واکنش کلی مجموع مقادیر Δ H همه ی واکنشهای تشکیل دهنده آن است.

مثال :Δ H واکنش زیر را بدست آورید
2NH3(g) + 3 N2O(g) ® 4 N2(g) + 3 H2O (l) Δ

1) 4 NH3(g) + 3 O2 (g) ---> 2N2(g) + 6 H2O (l) ΔH = -153 kj
2) N2o (g) + H2 (g) ---> N2 (g) + H2O (l) Δ H = -367/4 kj
3) H2(g) ---> N2 (g) + H2O (l) Δ H = -285/9kj

پاسخ : چون معادله مورد نظر دارای ۲ مول NH3 در طرف چپ است معادله ی اول را بر ۲ تقسیم می کنیم.
Δ H معادله اول هم بر ۲ تقسیم می شود.

معادله دوم و Δ H آن را در ۳ ضرب می کنیم تا ضریب N2O با ضریب معادله ی مورد نظر یکی شود. برای حذف H2۳ از سمت چپ باید معادله سوم را در ۳ ضرب کرده و سپس آن را وارونه کنیم. علامت با ضریب معادله ی مورد نظر یکی شود. Δ H آن هم تغییر می کند (چون وارونه شده)
1) 2 NH3(g) + 2/1 O2 (g) ---> N2(g) + 3 H2O (l) ΔH = -765/5 kj
2) 3 N2o (g) +3 H2 (g) ---> 3N2 (g) +3 H2O (l) Δ H = -1102/2 kj
3) 3 H2O (l) ---> 3 H2(g)+ ½ o2 (g) Δ H = + 85/7 kj
این معادله ها و Δ H های آن را با هم جمع می کنیم. موارد مشابه را از دو طرف حذف می کنیم.

NH3 (g) + 3 N2O (g) ---> 4 N2(g) + 3 H2O (l
Δ H =-2
1010 kj  

برو به انجمن
انجمن فعال در هفته گذشته
مدیر فعال در هفته گذشته
آخرین مطالب
  • آلبوم تصاویر بازدید از کلیسای جلفای...
    آلبوم تصاویر بازدید اعضای انجمن نصف جهان از کلیسای جلفای اصفهان.
  • بازدید از زیباترین کلیسای جلفای اصفهان
    جمعی از کاربران انجمن نصف جهان، در روز 27 مردادماه با همکاری دفتر تبیان اصفهان، بازدیدی را از کلیسای وانک، به عمل آورده‌اند. این کلیسا، یکی از کلیساهای تاریخی اصفهان به شمار می‌رود.
  • اعضای انجمن در خانه شهید بهشتی
    خانه پدری آیت الله دکتر بهشتی در اصفهان، امروزه به نام موزه و خانه فرهنگ شهید نام‌گذاری شده است. اعضای انجمن نصف جهان، در بازدید دیگر خود، قدم به خانه شهید بهشتی گذاشته‌اند.
  • اطلاعیه برندگان جشنواره انجمن‌ها
    پس از دو ماه رقابت فشرده بین کاربران فعال انجمن‌ها، جشنواره تابستان 92 با برگزاری 5 مسابقه متنوع در تاریخ 15 مهرماه به پایان رسید و هم‌اینک، زمان اعلام برندگان نهایی این مسابقات فرارسیده است.
  • نصف جهانی‌ها در مقبره علامه مجلسی
    اعضای انجمن نصف جهان، در یك گردهمایی دیگر، از آرامگاه علامه مجلسی و میدان احیا شده‌ی امام علی (ع) اصفهان، بازدیدی را به عمل آوردند.