गठन की मानक थैलीपी की गणना कैसे करें। समाधान के साथ ऊष्मप्रवैगिकी की मूल बातें अनुभाग के लिए कार्य। प्रयोग के दौरान एन्थैल्पी का प्रेक्षण

उदाहरण 1. पदार्थों के निर्माण की एन्थैल्पी और रासायनिक प्रक्रियाओं के ऊष्मीय प्रभावों की गणना

1. गैसीय ओजोन के निर्माण की मानक एन्थैल्पी 142.3 kJ/mol है। इंगित करें कि निम्नलिखित में से किस प्रतिक्रिया में थर्मल प्रभाव H 0 arr О 3 (g) के गठन की मानक थैलीपी के अनुरूप होगा:

ए) 3ओ (जी) = ओ 3 (जी); बी) 1.5ओ 2 (जी) = ओ 3 (जी); सी) ओ 2 (जी) + ओ (जी) = ओ 3 (जी); डी) 2ओ 2 (जी) = ओ (जी) + ओ 3 (जी)।

इस प्रक्रिया के लिए एक थर्मोकेमिकल समीकरण लिखें।

समाधान... परिभाषा के अनुसार, ΔH 0 298K पर स्थिर और 101 kPa के दबाव वाले साधारण पदार्थों से प्रत्यक्ष संश्लेषण द्वारा पदार्थ O 3 (g) के 1 mol के गठन की प्रतिक्रिया के गर्मी प्रभाव को दर्शाता है। केस डी) इस परिभाषा में फिट नहीं है, क्योंकि संश्लेषण प्रतिक्रिया के अनुरूप नहीं है। केस सी) मानक शर्तों की आवश्यकता को पूरा नहीं करता है, क्योंकि 298K पर और 101kPa के दबाव में, ऑक्सीजन तरल अवस्था में नहीं हो सकती है। केस ए) को भी बाहर रखा जाना चाहिए, क्योंकि परमाणु ऑक्सीजन ओ (जी) साधारण पदार्थ ऑक्सीजन के अस्तित्व का एक स्थिर रूप नहीं है। इस प्रकार, केवल प्रतिक्रिया b) परिभाषा की आवश्यकताओं को पूरा करती है। थर्मोकेमिकल समीकरण इस तरह दिखेगा:

ओ 2 (जी) + ½ ओ 2 (जी) = ओ 3 (जी); ΔH 0 गिरफ्तारी [O 3 (g)] = 142.3 kJ / mol.

उत्तर: समीकरण बी) समस्या की स्थितियों से मेल खाती है; ΔH 0 गिरफ्तारी [O 3 (g)] = 142.3 kJ / mol.

2. जब कैल्शियम को 8 ग्राम के द्रव्यमान के साथ जलाया गया, तो जारी ऊर्जा की मात्रा 127 kJ थी। इस प्रतिक्रिया के लिए एक थर्मोकेमिकल समीकरण लिखें।

समाधान... आइए पहले ऑक्सीजन में धातु के दहन की प्रतिक्रिया के लिए रासायनिक समीकरण की रचना करें: 2Ca + O 2 = 2CaO। थर्मोकेमिकल समीकरण रासायनिक से भिन्न होता है जिसमें यह अभिकर्मकों और उत्पादों के एकत्रीकरण की स्थिति के साथ-साथ प्रक्रिया के थर्मल प्रभाव को इंगित करता है। नतीजतन, हमारा मामला निम्नलिखित रूप के थर्मोकेमिकल समीकरण के अनुरूप होगा:

2Ca (t) + O 2 (g) = 2CaO (t), H = एन एसके.जे.

इस समीकरण में, वांछित तापीय प्रभाव कैल्शियम के 2 मोल से मेल खाता है।

और समस्या की स्थिति के अनुसार, 8 ग्राम कैल्शियम ने प्रतिक्रिया में प्रवेश किया, जो पदार्थ n Ca = m (Ca) / M (Ca) की मात्रा से मेल खाती है; n Ca = 8g / 40g / mol = 0.2 mol। हम अनुपात का उपयोग करके 2 मोल कैल्शियम के दहन के दौरान निकलने वाली ऊर्जा की मात्रा की गणना करते हैं: 0.2 mol Ca - -127 kJ

2 मोल सीए - एन एसके.जे. एन एस= 2mol · (–127kJ) / 0.2mol = -1270kJ।

इस प्रकार, 2 mol धात्विक कैल्शियम के दहन से 1270 kJ ऊर्जा निकलती है।

उत्तर: 2Ca (s) + O 2 (g) = 2CaO (s), ΔH = -1270 kJ।

3. बेंजीन 6 6 (जी) के गठन के मानक थैलेपी की गणना करें यदि हाइड्रोजन, कार्बन और बेंजीन के दहन के थैलेपी क्रमशः बराबर हैं (केजे / एमओएल):

285,84; -393,51; -3267,70.

समाधान... आइए हम प्रतिक्रिया के समीकरण को लिखें, जिसका ऊष्मीय प्रभाव निर्धारित किया जाना चाहिए। सरल पदार्थों से बेंजीन के निर्माण को निम्नलिखित थर्मोकेमिकल समीकरण द्वारा दर्शाया जा सकता है:

6सी (टी) + 3एच 2 (जी) = सी 6 एच 6 (जी), Δएच 0 एआर [सी 6 एच 6 (जी)] = एन एसकेजे / मोल .

बेंजीन के निर्माण की थैलीपी निर्धारित करने के लिए, हम दिए गए समस्या का उपयोग करके हेस चक्र की रचना करते हैं:

एच 2 (जी) + ½ ओ 2 (जी) = एच 2 ओ (जी), Δएच 0 1 = -285.84 केजे / एमओएल; (1)

सी (टी) + ओ 2 (जी) = सीओ 2 (जी), Δएच 0 2 = -393.51 केजे / एमओएल; (2)

सी 6 एच 6 (जी) + 15/2 ओ 2 (जी) = 6सीओ 2 (जी) + 3 एच 2 ओ (जी), Δएच 0 3 = -3267.70 केजे / एमओएल। (3)

सरल पदार्थों से बेंजीन के निर्माण के लिए वांछित समीकरण प्राप्त करने के लिए, हेस चक्र में समीकरणों (1) और (2) को जोड़ना, उन्हें संबंधित गुणांक 3 और 6 से गुणा करना और उनमें से समीकरण (3) घटाना पर्याप्त है। :

3H 2 (g) + 3 / 2O 2 (g) + 6C (t) + 6O 2 (g) -C 6 H 6 (g) -15 / 2O 2 (g) = 3H 2 O (g) + 6CO 2 (जी) -6सीओ 2 (जी) -3 एच 2 ओ (जी)।

सजातीय शब्दों को कम करें और -C 6 H 6 (g) को विपरीत चिन्ह के साथ समानता के दाईं ओर स्थानांतरित करें। हम आवश्यक समीकरण प्राप्त करते हैं: 6C (t) + 3H 2 (g) = C 6 H 6 (g)।

हम थर्मल प्रभावों के साथ भी ऐसा ही करेंगे:

ΔH 0 गिरफ्तारी [С 6 6 (छ)] = 3ΔH 0 1 + 6ΔH 0 2 - H 0 3,

ΔH 0 गिरफ्तारी [सी 6 एच 6 (एल)] = 3 · (-285.84) kJ / mol + 6 · (-393.51) kJ / mol - (-3267.70) kJ / mol =

(-857.52 -2361.06 + 3267.70) केजे / मोल = 49.12 केजे / मोल।

उत्तर: ΔH 0 गिरफ्तारी [सी 6 एच 6 (जी)] = 49.12 केजे / मोल।

4. एक रासायनिक प्रक्रिया में प्रतिभागियों के गठन के मानक एन्थैल्पी के मूल्य का उपयोग करते हुए, कार्बन डाइऑक्साइड के गठन के साथ कार्बन मोनोऑक्साइड द्वारा ऑक्साइड में 100 किलोग्राम लेड डाइऑक्साइड को कम करने पर जारी ऊर्जा की मात्रा निर्धारित करें।

समाधान।आइए हम प्रतिक्रिया के थर्मोकेमिकल समीकरण को लिखें, जिसका ऊष्मीय प्रभाव निर्धारित किया जाना चाहिए:

पीबीओ 2 (एस) + सीओ (जी) = पीबीओ (एस) + सीओ 2 (जी), Δएच 0 = एन एसकेजे / मोल।

हेस के नियम के तीसरे परिणाम के अनुसार, प्रक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव उत्पादों और अभिकर्मकों के गठन के उत्साह के योग के बीच के अंतर से निर्धारित होता है। परिशिष्ट की तालिका 1 में डेटा का उपयोग करते हुए, हम आवश्यक थैलेपीज़ (kJ / mol) के मान पाते हैं:

ΔH 0 गिरफ्तारी = -276.86; ΔH 0 गिरफ्तारी = -110.50; H 0 गिरफ्तारी = - 217.86;

ΔH 0 गिरफ्तारी = -393.51।

आइए कार्बन मोनोऑक्साइड के साथ लेड डाइऑक्साइड की कमी प्रतिक्रिया के थर्मल प्रभाव की गणना के लिए एक हेस चक्र की रचना करें:

ΔH 0 = (ΔH 0 arr + ΔH 0 arr) - (ΔH 0 arr + H 0 arr)

और, ज्ञात मानों को प्रतिस्थापित करते हुए, हम इसकी गणना करते हैं:

ΔH 0 = [(- 217.86) kJ / mol + (-393.51) kJ / mol] - [(-276.86) kJ / mol + (-110.50) kJ / mol] = -224, 01 kJ / mol।

गणना से पता चला है कि PbO2 के 1 मोल की कमी से 224.01 kJ ऊर्जा निकलती है। आइए निर्धारित करें कि इस पदार्थ की मात्रा किस सीसा डाइऑक्साइड से मेल खाती है:

एम (पीबीओ 2) = एन एम (पीबीओ 2) = 1 मोल (207 + 2 16) जी / मोल = 239 ग्राम।

अब आइए अनुपात का उपयोग करके 100 किलोग्राम PbO 2 के दहन के दौरान निकलने वाली ऊर्जा की मात्रा की गणना करें:

239 · 10 -3 किग्रा - -224.01 kJ

100 किग्रा - एन एसकेजे, एन एस= = -93728 केजे।

उत्तर: 100 किग्रा लेड डाइऑक्साइड को कम करने पर 93728 kJ ऊर्जा निकलती है।

5. मीथेन में सीएच बांड ऊर्जा 435 kJ / mol है, और क्लोरोमेथेन में C ― Cl बांड 350 kJ / mol है। यह जानते हुए कि ई सीएल - सीएल = 240 केजे / एमओएल, और ई एच - सीएल = 430 केजे / मोल, प्रतिक्रिया के गर्मी प्रभाव (ΔH 0) की गणना करें: सीएच 4 + सीएल 2 → सीएच 3 सीएल + एचसीएल।

समाधान... रासायनिक पदार्थों के निर्माण की एन्थैल्पी की गणना इन पदार्थों में बनने वाली बंध ऊर्जाओं से की जा सकती है। उदाहरण के लिए, एक मीथेन अणु में, 4 सहसंयोजक बंध C H बनते हैं, इसलिए,

ΔH 0 arr (CH 4) = 4 · और ΔH 0 arr (CH 4) = 4 · 435 kJ / mol = 1740 kJ / mol। हम अन्य सभी अणुओं के लिए समान गणना करेंगे:

ΔH 0 arr (Cl 2) = 3 · [E Cl - Cl] = 3 · 240 kJ / mol = 720 kJ / mol (एक डाइवेटिव बॉन्ड के गठन का सिद्धांत देखें, Cl 2 अणु में ट्रिपल बॉन्ड होता है) );

ΔH 0 arr (HCl) = E H - Cl = 430 kJ / mol;

ΔH 0 arr (СН 3 Cl) = 3 + E C - Cl = 3435 kJ / mol + 350 kJ / mol = 1655 kJ / mol।

अब, हेस के नियम से तीसरे परिणाम का उपयोग करते हुए, हम वांछित प्रतिक्रिया के थर्मल प्रभाव की गणना करते हैं: ΔH 0 = [ΔH 0 arr (CH 3 Cl) + ΔH 0 arr (HCl)] - [ΔH 0 arr (CH 4) + ΔH 0 गिरफ्तारी (Сl 2)] और

H 0 = (1655 + 430) - (1740 + 720) kJ / mol = -375 kJ / mol।

उत्तर: क्लोरोमिथेन के निर्माण के साथ मीथेन के क्लोरीनीकरण की एक्ज़ोथिर्मिक प्रक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव ΔH 0 = -375 kJ / mol है।

उदाहरण 2. आंतरिक ऊर्जा और थर्मोडायनामिक प्रक्रियाओं की थैलीपी के बीच संबंध का निर्धारण

1. सिस्टम Fe (s) + Cl 2 (g) = FeCl 2 (s) की आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन -334.0 kJ के बराबर है। मानक परिस्थितियों में इस प्रतिक्रिया के गर्मी प्रभाव का निर्धारण करें।

समाधान... ऊष्मप्रवैगिकी के पहले नियम के अनुसार, एक स्थिर तापमान H T पर एक रासायनिक प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव सिस्टम ΔU की आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन के साथ समीकरण ΔH T = ΔU ± RTΔn से जुड़ा होता है। इस समीकरण में, पदार्थ n की मात्रा में परिवर्तन केवल कम से कम संघनित चरण में पदार्थों द्वारा निर्धारित किया जाता है, हमारे मामले में, गैसीय चरण में। चूंकि प्रतिक्रिया उत्पादों में कोई गैसीय पदार्थ नहीं होते हैं, तो n = 0 - 1 mol (Cl 2) = -1 mol।

मानक परिस्थितियों में टी 0 = 298 के, आर = 8.31 · 10 -3 केजे / एमओएल · के। इन और पाए गए मानों को ΔH 0 T के समीकरण में प्रतिस्थापित करते हुए, हम लौह (2) क्लोराइड के संश्लेषण का थर्मल प्रभाव पाते हैं:

ΔH 0 सीआर = -334 kJ - (8.31 · 10 -3 kJ / mol · K) · 298 K · 1 mol = -336.5 kJ।

उत्तर: H 0 सी.आर. = -336.5 केजे।

2. उबलते बिंदु पर 50 ग्राम एथिल अल्कोहल के वाष्पीकरण पर आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन की गणना करें, यदि वाष्पीकरण की विशिष्ट गर्मी 857.7 जे / जी है, और उबलते बिंदु पर वाष्प की विशिष्ट मात्रा 607 · 10 -3 एल / जी है . द्रव का आयतन नगण्य है।

समाधान... वाष्पीकरण प्रक्रिया (एक तरल पदार्थ का गैसीय अवस्था में संक्रमण) भौतिक है, यह निरंतर दबाव और निरंतर तापमान (यदि पदार्थ रासायनिक रूप से शुद्ध है) पर होता है। ऐसी प्रक्रिया के लिए (जो एक नियम के रूप में, निरंतर दबाव में होता है), थर्मोडायनामिक्स के पहले नियम के अनुसार, थर्मोडायनामिक सिस्टम की कुल ΔH P और आंतरिक ΔU ऊर्जा में परिवर्तन के बीच संबंध, समीकरण ΔH P = का पालन करता है। यू ± पीΔवी। चूंकि इस मामले में सिस्टम की मात्रा बढ़ जाती है, तो ΔV> 0 और समीकरण सरल हो जाता है: ΔH P = ΔU + PΔV।

सिस्टम की मात्रा में परिवर्तन V समस्या की स्थिति को ध्यान में रखते हुए गठित भाप की मात्रा के बराबर होगा। यदि क्वथनांक पर गैसीय अल्कोहल v की विशिष्ट मात्रा 607 · 10 -3 l / g के बराबर है, तो 50 ग्राम अल्कोहल के वाष्पीकरण के दौरान मात्रा में परिवर्तन समीकरण ΔV = v · m के अनुसार गणना करना आसान है; Δवी = 607 · 10 -3 (एल / जी) · 50 (जी) = 3035 · 10 -2 (एल) = 30.35 एल।

मानक परिस्थितियों में चरण संक्रमण के दौरान थैलेपी प्रभाव ΔH 0 सूत्र ΔH 0 = L · m द्वारा निर्धारित किया जाता है, जहां एल वाष्पीकरण की विशिष्ट गर्मी है। समस्या की स्थिति से मूल्यों को प्रतिस्थापित करते हुए, हम संबंधित गणना ΔH 0 करेंगे:

H 0 = 857.7 (जे / जी) 50 (जी) = 42885 जे = 42885 केपीए एल।

U 0 के संबंध में H 0 के लिए थर्मोडायनामिक समीकरण को बदलना, और इसे हल करना, हम प्राप्त करते हैं: ΔU 0 = ΔH 0 - PΔV; U 0 = 42885kPa · l - 101kPa · 30.35l = 39820kPa · l = 39820J = 39.82kJ।

उत्तर: थर्मोडायनामिक सिस्टम की आंतरिक ऊर्जा में 39.82 kJ की वृद्धि हुई।

3 ... हाइड्रोजन के साथ आयरन ऑक्साइड (2) की कमी के दौरान प्रतिक्रिया प्रणाली के थर्मल प्रभाव और आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन की गणना करें, यदि निम्नलिखित प्रतिक्रियाओं के थर्मल प्रभाव ज्ञात हैं: FeO (s) + CO (g) = Fe ( एस) + सीओ 2 (जी), Δएच 1 = - 13.18 केजे; (1)

सीओ (जी) + ½ ओ 2 (जी) = सीओ 2 (जी), Δएच 2 = -283.00 केजे; (2)

एच 2 (जी) + ½ ओ 2 (जी) = एच 2 ओ (जी), Δएच 3 = -241.83 केजे (3)।

समाधान... हेस के नियम के अनुसार, वांछित प्रतिक्रिया समीकरण प्राप्त करने के लिए, समस्या समीकरणों में डेटा के साथ अंकगणितीय संचालन किया जा सकता है। थर्मल प्रभावों के साथ भी ऐसा ही किया जा सकता है।

इसलिए, समीकरण प्राप्त करने के लिए

FeO (t) + H 2 (g) = Fe (t) + H 2 O (g), H = एन एसकेजे,

समीकरण (1) और (3) का योग करना और इस योग से समीकरण (2) घटाना आवश्यक है। हम थर्मल प्रभावों के साथ एक ही क्रिया करते हैं। फिर हाइड्रोजन के साथ आयरन ऑक्साइड (2) की कमी की प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाएगा:

H = ΔH 1 + H 3 - H 2.

ज्ञात मानों को इस सूत्र में प्रतिस्थापित करने और गणना करने पर, हम प्राप्त करते हैं:

H = - 13.18 kJ + (-241.83 kJ) - (-283.00 kJ) = 27.99 kJ।

किसी दी गई प्रक्रिया के लिए सिस्टम की आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन को निर्धारित करने के लिए, हम थर्मोडायनामिक्स H = ΔU ± RTΔn का पहला नियम लागू करते हैं। (Н 2 ) और पहले (Н 2) प्रतिक्रिया के बाद गैसीय उत्पादों के पदार्थ की मात्रा में परिवर्तन की गणना से पता चलता है कि n = 0. फिर ΔU और ΔH को जोड़ने वाला समीकरण सरल है: ΔH = U। इसका मतलब है कि पुनर्प्राप्ति प्रक्रिया एंडोथर्मिक है और सिस्टम की आंतरिक ऊर्जा 27.99 kJ बढ़ जाती है।

उत्तर: H = U = 27.99 kJ।

4. 100 0 पर 90 ग्राम पानी के वाष्पीकरण के दौरान आंतरिक ऊर्जा में 188.1 kJ की वृद्धि हुई। जल वाष्प की विशिष्ट मात्रा 1.699 l / g है, दबाव 1.01 · 10 5 Pa है। पानी के वाष्पीकरण की गर्मी (kJ / mol) निर्धारित करें।

समाधान... वाष्पीकरण प्रक्रिया के लिए

एच 2 ओ (जी)<=>2 (जी), ΔH = एन एसकेजे / मोल,

वाष्पीकरण की गर्मी ΔH और निरंतर दबाव (P = Const) पर सिस्टम की आंतरिक ऊर्जा ΔU में परिवर्तन के बीच संबंध समीकरण ΔH = ΔU ± PΔV द्वारा व्यक्त किया जाता है, जहां V = V H2O (g) - V H2O ( एल)> 0, चूंकि वी एच 2 ओ (जी)> वी एच 2 ओ (जी)। इस निष्कर्ष को ध्यान में रखते हुए, समीकरण को सरल बनाया जाएगा: ΔH = ΔU + PΔV।

दी गई शर्तों (v) और पानी के द्रव्यमान (m) के तहत जल वाष्प की विशिष्ट मात्रा को जानने के बाद, हम पाते हैं: V H2O (g) = vm; वी एच 2 ओ (जी) = 1.699 (एल / जी) 90 (जी) = 152.91 एल। चूँकि तरल पानी का घनत्व भी ज्ञात है (ρ H2O (l) = 1 · 10 -3 g / l), हम सूत्र द्वारा तरल पानी का आयतन ज्ञात करते हैं

वी एच 2 ओ (एल) = ρm और वी एच 2 ओ (एल) = 1 · 10 -3 (जी / एल) · 90 (जी) = 0.09 एल।

इन मूल्यों को ध्यान में रखते हुए, 90 ग्राम पानी V के वाष्पीकरण के दौरान मात्रा में परिवर्तन होगा:

V = 152.91L - 0.09L = 152.82L।

V के पाए गए मान के साथ-साथ समस्या की दी गई शर्तों को ΔH के व्यंजक में प्रतिस्थापित करते हुए, हम 90 ग्राम पानी के वाष्पीकरण की गर्मी का निर्धारण करते हैं:

H P = 188.1 kJ + 1.01 · 10 5 (10 -3 kPa) · 152.82 (10 -3 m 3) = 188.1 kJ + 15.43 kJ = 203.53 kJ।

गठित वाष्प के प्रति 1 मोल की गणना, यह मान होगा: ΔH = ΔH P · M / m, जहाँ M पानी का दाढ़ द्रव्यमान है। तब H = = 40.71 केजे / मोल।

उत्तर: पानी के क्वथनांक पर वाष्पीकरण की ऊष्मा 40.71 kJ / mol है।

5. 20 डिग्री सेल्सियस पर तनु सल्फ्यूरिक एसिड में 130 ग्राम धातु जस्ता का विघटन 286.2 kJ ऊर्जा की रिहाई के साथ होता है। इस प्रक्रिया में निकलने वाली हाइड्रोजन गैस बाहरी दबाव के खिलाफ काम करती है। इस प्रक्रिया की आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन का निर्धारण करें।

समाधान... रासायनिक प्रतिक्रिया के लिए Zn + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2

प्रक्रिया के ऊष्मीय प्रभाव (ΔH) और सिस्टम की आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन (ΔU) के बीच संबंध ऊष्मप्रवैगिकी के पहले नियम के समीकरण का पालन करता है ΔH = ΔU ± RTΔn। चूँकि इस प्रक्रिया में पर्यावरण पर कार्य किया जाता है, इसका अर्थ है कि निकाय की आंतरिक ऊर्जा कम हो जाती है, अर्थात्।

ΔH = ΔU - RTΔn या ΔU = ΔH + RTΔn।

इस समीकरण में, n जारी गैसीय हाइड्रोजन n H 2 के पदार्थ की मात्रा से मेल खाता है, जो जस्ता धातु n Zn के साथ प्रतिक्रिया करने वाले पदार्थ की मात्रा से निर्धारित होता है। और फिर n H 2 = n Zn = m Zn / M Zn, जहाँ m और M क्रमशः जस्ता का द्रव्यमान और दाढ़ द्रव्यमान हैं। गणना करने के बाद, हम प्राप्त करते हैं:

एन एच 2 = 130 (जी) / 65 (जी / मोल) = 2 मोल। इसलिए, n = 2 mol।

आइए अब हम प्रक्रिया की आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन की गणना करते हैं, यह ध्यान में रखते हुए कि एक्ज़ोथिर्मिक प्रक्रियाओं में H< 0, т.е. ΔH = -286,2 кДж; Т = 273 + 20 = 293 К;

आर = 8.31 · 10 -3 केजे / एमओएल · के। और तब:

U = -286.2 kJ + 8.31 · 10 -3 (kJ / mol · K) · 293 K · 2 mol = -281.3 kJ।

उत्तर: प्रतिक्रिया के दौरान, सिस्टम की आंतरिक ऊर्जा में 281.3 kJ की कमी होगी।

उदाहरण 3. एन्ट्रापी की गणना, रासायनिक प्रक्रिया की एन्थैल्पी के साथ इसका संबंध

और तापमान

1. 156.8 0 के तापमान पर ब्रोमोबेंजीन के वाष्पीकरण की विशिष्ट गर्मी 241.0 जे / जी के बराबर है। 1.25 mol ब्रोमोबेंजीन के वाष्पीकरण पर चरण संक्रमण की एन्ट्रापी में परिवर्तन का निर्धारण करें।

समाधान... एक पदार्थ के एकत्रीकरण की एक अवस्था से दूसरी अवस्था में संक्रमण की संतुलन प्रक्रिया में एन्ट्रापी में परिवर्तन, ऊष्मागतिकी के दूसरे नियम द्वारा निर्धारित किया जाता है:

ΔS =, जहां ΔH वाष्पीकरण की गर्मी है (या एक तरल से गैसीय अवस्था में चरण संक्रमण प्रक्रिया की थैलीपी), T चरण संक्रमण का तापमान है।

प्रक्रिया ΔH के ऊष्मा प्रभाव को निर्धारित करने के लिए, पहले ब्रोमोबेंजीन C 6 H 5 Br के प्रारंभिक पदार्थ के दाढ़ द्रव्यमान की गणना करना आवश्यक है, यह बराबर होगा: M (C 6 H 5 Br) = 6 12 + 5 1 + 1 80 = 157 (जी / मोल)। चरण संक्रमण में भाग लेने वाले ब्रोमोबेंजीन पदार्थ की मात्रा को जानने के बाद, हम इसका द्रव्यमान निर्धारित करते हैं: एम (सी 6 एच 5 बीआर) = एम · एन;

मी (सी 6 एच 5 बीआर) = 157 ग्राम / मोल 1.25 मोल = 196.25 ग्राम।

किसी पदार्थ के दिए गए द्रव्यमान के लिए, वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा (L) को ध्यान में रखते हुए, हम सूत्र का उपयोग करके प्रक्रिया के ऊष्मीय प्रभाव की गणना करते हैं: H = L m, ΔH = 241 (J / g) 196.25 (g) = 47296.25 जे.

चरण संक्रमण तापमान टी = टी 0 सी + 273 = 156.8 + 273 = 429.8 के।

प्राप्त मूल्यों को ऊष्मागतिकी के दूसरे नियम के समीकरण में प्रतिस्थापित करने पर, हम प्राप्त करते हैं:

एस = = 110,04 .

उत्तर: ब्रोमोबेंजीन के 1.25 mol के वाष्पीकरण पर, सिस्टम की एन्ट्रापी 110.04 J / K बढ़ जाती है।

2. निम्नलिखित रासायनिक प्रक्रिया के लिए मानक परिस्थितियों में एन्ट्रापी में परिवर्तन का निर्धारण करें: अल (के) + सीआर 2 ओ 3 (के) → सीआर (के) + अल 2 ओ 3 (के)।

समाधान... हेस के नियम के तीसरे परिणाम के अनुसार, एक रासायनिक प्रक्रिया (ΔS) की एन्ट्रापी में परिवर्तन को प्रतिक्रिया उत्पादों और अभिकर्मकों के एंट्रोपी के योग के बीच अंतर के रूप में परिभाषित किया जाता है, प्रतिक्रिया समीकरण में उनके स्टोइकोमेट्रिक गुणांक को ध्यान में रखते हुए।

इस परिस्थिति को ध्यान में रखते हुए, उचित गुणांक की व्यवस्था करके प्रक्रिया की योजना को रासायनिक समीकरण में कम किया जाना चाहिए। तब हमें मिलता है:

2Al (k) + Cr 2 O 3 (k) = 2Cr (k) + Al 2 O 3 (k)।

इस प्रतिक्रिया के लिए, हम मानक शर्तों के तहत एन्ट्रापी में परिवर्तन की गणना के लिए समीकरण बनाते हैं: S 0 = -।

परिशिष्ट संख्या 7 में तालिका के अनुसार, हम प्रक्रिया में प्रतिभागियों के एन्ट्रॉपी (एस 0) के मूल्यों को स्थापित करेंगे (जे / एमओएल · के):

एस 0 अल (के) = 28.32; एस 0 सीआर 2 ओ 3 (क्यू) = 81.10; एस 0 करोड़ (क्यू) = 23.76; एस 0 अल 2 ओ 3 (के) = 50.94।

एन्ट्रापी के पाए गए मानों को मांगे गए समीकरण में प्रतिस्थापित करते हुए, और गणना करते हुए, हम प्राप्त करते हैं: S 0 = (2 23.76 + 50.94) - (2 28.32 + 81.10) = -39.28 (J / mol TO)।

यहाँ ध्यान दें कि एन्ट्रापी में परिवर्तन का ऋणात्मक मान (एन्ट्रॉपी में कमी) मानक परिस्थितियों में इस प्रक्रिया को अनायास पूरा करने की असंभवता को इंगित करता है।

उत्तर: ΔS 0 = -39.28 J / mol · K. मानक शर्तों के तहत, ऐसी प्रक्रिया संभव नहीं है।

समीकरण के अनुसार मैग्नीशियम नाइट्रेट का अपघटन

2Mg (NO 3) 2 (t) = 2MgO (t) + 4NO 2 (g) + O 2 (g)

सिस्टम की एन्ट्रापी में 891 J / K की वृद्धि और 510 kJ द्वारा एन्थैल्पी में परिवर्तन के साथ। मैग्नीशियम नाइट्रेट के लिए गठन की मानक थैलीपी और गठन की एन्ट्रापी की गणना करें। निर्धारित करें कि कौन से कारक - थैलेपी या एन्ट्रोपिक - इस प्रक्रिया के सहज प्रवाह में योगदान करते हैं।

समाधान... गणना ΔH 0 गिरफ्तारी और S 0 गिरफ्तारी हेस के नियम से तीसरे परिणाम के आधार पर की जाएगी, जिसके अनुसार:

ए) Δएच 0 सी.आर. = 2 · ΔH 0 arr + 4 · ΔH 0 arr - 2 · ΔH 0 arr;

इसलिए H 0 arr = ΔH 0 arr + 2 · ΔH 0 arr -½ΔH 0 ch.r.

बी) S 0 सी.आर. = 2 एस 0 गिरफ्तार + 4 एस 0 गिरफ्तार + एस 0 गिरफ्तार - 2 एस 0 गिरफ्तार; इसलिए एस 0 एआर = एस 0 एआर + 2 · एस 0 एआर + ½ एस 0 एआर - ½ ΔS 0 ch.r।

परिशिष्ट संख्या 1 में तालिका के डेटा का उपयोग करते हुए, हम गठन के एन्थैल्पी और प्रतिक्रिया उत्पादों के एन्ट्रॉपी के मान पाते हैं:

ΔH 0 गिरफ्तारी = -601.24 kJ / mol; ΔH 0 गिरफ्तारी = 33.50 kJ / mol; एस 0 गिरफ्तारी = 26.94 जे / मोल · के; एस 0 गिरफ्तारी = 240.45 जे / मोल · के; एस 0 एआर = 205.04 जे / एमओएल · के।

पाए गए मानों को समीकरणों a) और b) में प्रतिस्थापित करते हुए, हम आवश्यक मानों की गणना करते हैं:

H 0 arr = 1 mol · (-601.24 kJ / mol) + 2 mol · 33.50 kJ / mol -½ (510 kJ) =

789.24 केजे;

एस 0 एआर = 1 मोल · 26.94 जे / एमओएल · के + 2 मोल · 240.45 जे / एमओएल · के + ½ मोल · 205.04 जे / एमओएल · के - ½ · 891 जे / के = -164.87 जे / के।

जैसा कि आप जानते हैं, अभिक्रिया का स्वतःस्फूर्त प्रवाह इसके एन्थैल्पी कारक (ΔH 0 c.r.) में कमी से सुगम होता है।< 0) и увеличение энтропийного фактора (Т·ΔS 0 х.р. >0)। समस्या की दी गई स्थितियों के अनुसार, प्रक्रिया के दौरान एन्ट्रापी बढ़ जाती है, और इसलिए, उत्पाद T · S 0 ch.r. भी बढ़ जाता है। , जो इसके सहज प्रवाह में योगदान देता है। दूसरी ओर, प्रतिक्रिया की थैलीपी भी बढ़ जाती है, जो आगे की दिशा में सहज प्रक्रिया में योगदान नहीं करती है।

उत्तर: ΔH 0 गिरफ्तारी = - 789.24 kJ; एस 0 एआर = -164.87 जे / के। इस प्रतिक्रिया के एन्ट्रापी कारक द्वारा मैग्नीशियम नाइट्रेट के अपघटन की सहज प्रक्रिया को बढ़ावा दिया जाता है।

4. जब 100 ग्राम तांबा पिघलता है, तो सिस्टम की एन्ट्रापी 1.28 J / K बढ़ जाती है। 1083 0 C के तापमान पर तांबे के संलयन की विशिष्ट ऊष्मा की गणना करें।

समाधान... विशिष्ट ऊष्मा (L, J / kg) और गलनांक की एन्थैल्पी (ΔH, J) के बीच एक संबंध L = H / m है। प्रक्रिया की एन्थैल्पी और इसकी एन्ट्रापी में परिवर्तन के बीच संबंध उष्मागतिकी के दूसरे नियम ΔH = Т · S के समीकरण द्वारा व्यक्त किया जाता है। दो भावों को मिलाकर, हम प्राप्त करते हैं:

हम समस्या की स्थिति से डेटा को पाए गए अनुपात में प्रतिस्थापित करते हैं, उचित गणना करते हैं और प्राप्त करते हैं:

एल = .

उत्तर: तांबे के संलयन की विशिष्ट ऊष्मा 17.4 होती है।

5 ... एसिटिलीन के दहन की प्रतिक्रिया समीकरण के अनुसार आगे बढ़ती है

सी 2 एच 2 (जी) + 5 / 2ओ 2 (जी) = 2सीओ 2 (जी) + एच 2 ओ (जी)।

मानक शर्तों के तहत सिस्टम की एन्ट्रापी में परिवर्तन की गणना करें और इसके घटने के कारणों की व्याख्या करें।

समाधान... हेस के नियम से कोरोलरी के अनुसार, एन्ट्रापी में परिवर्तन को उत्पादों के एंट्रोपी के योग और प्रक्रिया के अभिकर्मकों के बीच के अंतर के रूप में परिभाषित किया जाता है, प्रतिक्रिया के स्टोइकोमेट्रिक गुणांक को ध्यान में रखते हुए। फिर

S 0 ch.r. = -।

परिशिष्ट संख्या 1 की तालिका में, हम आवश्यक एन्ट्रॉपी के मान पाते हैं:

एस 0 एआर सीओ 2 (जी) = 213.65 जे / मोल · के; एस 0 एआर एच 2 ओ (एल) = 69.94 जे / एमओएल · के; एस 0 एआर सी 2 एच 2 (जी) = 219.45 जे / एमओएल · के; एस 0 एआर ओ 2 (जी) = 205.03 जे / एमओएल · के।

प्रक्रिया के एन्ट्रापी को बदलने और गणना करने के लिए इन मूल्यों को समीकरण में प्रतिस्थापित करने पर, हम प्राप्त करते हैं:

S 0 ch.r. = (2 213.65 + 69.94 - 219.45 - (5/2) 205.03) जे / मोल के = -234.79 जे / मोल के।

प्रक्रिया की एन्ट्रापी में कमी को सिस्टम के क्रम में वृद्धि से समझाया गया है, क्योंकि प्रतिक्रिया उत्पादों में गैस पदार्थ की मात्रा अभिकर्मकों (5.5 / 2) की तुलना में 2.7 गुना कम है।

उत्तर: ΔS 0 ch.r. = -234.79 जे / मोल के; एस 0 ch.p<0 т.к. Δn(г) < 0.

उदाहरण 4. गिब्स ऊर्जा परिवर्तन की गणना, दिशा का निर्धारण

रासायनिक प्रक्रिया

1. कार्बन मोनोऑक्साइड (2) के साथ प्राकृतिक खनिज मैग्नेटाइट Fe 3 O 4 की कमी औद्योगिक परिस्थितियों में प्रतिक्रिया द्वारा की जाती है

Fe 3 O 4 (c) + CO (g) = 3FeO (c) + CO 2 (g)।

गिब्स ऊर्जा में परिवर्तन का निर्धारण करें और मानक परिस्थितियों में इस प्रक्रिया की सहज घटना की संभावना के बारे में निष्कर्ष निकालें।

समाधान... थर्मोडायनामिक प्रणाली या गिब्स ऊर्जा जी की आइसोबैरिक-इज़ोटेर्मल क्षमता प्रक्रिया की समग्र प्रेरक शक्ति को दर्शाती है, यानी। प्रणाली की कुल ऊर्जा (एच) के उस हिस्से को दर्शाता है, जिसे पूरी तरह से और पूरी तरह से उपयोगी कार्य (रासायनिक प्रक्रिया में ही) में परिवर्तित किया जा सकता है। गिब्स ऊर्जा में परिवर्तन G (T = Const और P = Const पर) इसकी कमी (ΔG पर) की ओर< 0) указывает на меру химической активности системы: чем больше |ΔG|, тем сильнее стремление к протеканию процесса и тем дальше он отстоит от состояния равновесия. Энергия Гиббса является функцией состояния и поэтому к ней применим закон Гесса:

जी ch.r. = G नमूना (उत्पाद) - G नमूना (प्रतिक्रिया)।

इस व्यंजक को मानक परिस्थितियों में डबल आयरन ऑक्साइड Fe 3 O 4 के अपचयन के समीकरण में लागू करने पर, हम प्राप्त करते हैं:

Δजी 0 सी.आर. = [3 · ΔG 0 नमूना FeO (k) + ΔG 0 नमूना CO 2 (g)] - [ΔG 0 नमूना Fe 3 O 4 (k) + G 0 नमूना CO (g)]।

परिशिष्ट संख्या 1 में तालिका का उपयोग करते हुए, हम प्रतिक्रिया उत्पादों और अभिकर्मकों के G 0 गिरफ्तारी के मान निर्धारित करते हैं:

ΔG 0 arr FeO (k) = -244.3 kJ / mol; ΔG 0 एआर सीओ 2 (जी) = -394.38 केजे / एमओएल; ΔG 0 arr Fe 3 O 4 (k) = -1014.20 kJ / mol; ΔG 0 एआर सीओ (जी) = -137.27 केजे / एमओएल।

पाए गए मानों को G 0 c.r के व्यंजक में प्रतिस्थापित करना। और गणना करते हुए, हम प्राप्त करते हैं:

Δजी 0 सी.आर. = - [(-1014.20) + (-137.27)] = 24.19 (केजे/मोल)।

गणनाओं से पता चला है कि ΔG 0 c.r.> 0, जिसका अर्थ है कि मानक परिस्थितियों में इस प्रक्रिया की असंभवता।

उत्तर: मानक परिस्थितियों में, कार्बन मोनोऑक्साइड (2) के साथ लौह डाइऑक्साइड की स्वतःस्फूर्त कमी की प्रक्रिया संभव नहीं है, क्योंकि Δजी 0 सी.आर. > 0.

2. समझाएं कि एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया Н 2 (जी) + СО 2 (जी) = СО (जी) + Н 2 О (एल) मानक परिस्थितियों में क्यों नहीं होती है, ΔH 1 = -2.85 kJ / mol; लेकिन प्रतिक्रिया आगे बढ़ती है

2NO (g) + O 2 (g) = 2NO 2 (g), ΔH 2 = -113.74 kJ / mol।

समाधान... ऊष्मप्रवैगिकी के पहले नियम के अनुसार, एक रासायनिक प्रक्रिया के थैलेपी और गिब्स ऊर्जा के बीच संबंध समीकरण द्वारा व्यक्त किया जाता है: ΔH = ΔG + ТΔS। इसलिए ΔG = ΔH - ТΔS। आइए हम परिशिष्ट संख्या 1 में तालिका में डेटा का उपयोग करके एन्ट्रापी ΔS में परिवर्तन की गणना करने के लिए, दोनों प्रक्रियाओं की गिब्स ऊर्जा में परिवर्तन की गणना करें।

पहली प्रतिक्रिया के लिए हमें मिलता है:

S 0 ch.r. (1) = एस 0 एआर सीओ (जी) + एस 0 एआर एच 2 ओ (जी) - एस 0 एआर एच 2 (जी) - एस 0 एआर सीओ 2 (जी) और

S 0 ch.r. (1) = (197.91 + 69.94 - 130.59 - 213.65) जे / मोल के = -76.39 जे / मोल के।

दूसरी प्रतिक्रिया के लिए, परिणाम इस प्रकार होगा:

S 0 ch.r. (2) = 2 एस 0 एआर नंबर 2 (जी) - 2 एस 0 एआर एनओ (जी) - एस 0 एआर ओ 2 (जी) और

S 0 ch.r. (2) = (2 240.46 - 2 210.20 - 205.03) जे / मोल के = 144.51 जे / मोल के।

आइए अब इन अभिक्रियाओं के लिए T = 298K पर गिब्स ऊर्जा में परिवर्तन की गणना करें:

Δजी 0 सी.आर. (1) = ΔH 1 - ТΔS 0 ch.r. (1) और

Δजी 0 सी.आर. (1) = -2.85 kJ / mol - 298K · (-76.39 · 10 -3 kJ / mol · K) = 19.91 kJ / mol;

Δजी 0 सी.आर. (2) = ΔH 2 - ТΔS 0 ch.r. (2) and

Δजी 0 सी.आर. (2) = -113.74 केजे / मोल - 298 के · (144.51 · 10 -3 केजे / मोल · के) = -70.68 केजे / मोल।

गणना के परिणामों के अनुसार, G 0 c.r. (1)> 0 और, इसलिए, यह प्रक्रिया अनायास नहीं होगी, लेकिन G 0 ch.r। (2)< 0, что свидетельствует о самопроизвольности процесса при стандартных условиях.

उत्तर: मानक परिस्थितियों में कार्बन डाइऑक्साइड की हाइड्रोजन के साथ अपचयन अभिक्रिया नहीं होती है, क्योंकि उसके लिए ΔG 0 ch.r. > 0, लेकिन ऑक्सीजन के साथ नाइट्रिक ऑक्साइड (2) की ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया संभव है, गिब्स ऊर्जा ΔG 0 c.r में कमी के साथ। (2)< 0.

3. एल्युमोथर्मी प्रक्रिया के सहज प्रवाह की संभावना निर्धारित करें

Fe 2 O 3 (k) + 2Al (k) = Al 2 O 3 (k) + 2Fe (k)

298K और 500K पर और सभी पदार्थों की मानक अवस्था। न्यूनतम तापमान निर्धारित करें जिसके ऊपर निर्दिष्ट प्रक्रिया स्वचालित रूप से चलती है।

समाधान... G 0 c.r की गणना करने के लिए हम हेस के नियम का उपयोग करते हैं:

Δजी 0 सी.आर. = [ΔG 0 arr Al 2 O 3 (k) + 2 · ΔG 0 arr Fe (k)] - [ΔG 0 arr Fe 2 O 3 (k) + 2 · ΔG 0 arr Al (k)]।

इस मामले में, हम इस बात को ध्यान में रखेंगे कि G 0 arr Fe (k) = ΔG 0 arr Al (k) = 0, और परिशिष्ट संख्या 7 में तालिका के अनुसार, ΔG 0 arr Al 2 O 3 (k) = -1580.00 केजे / मोल; ΔG 0 नमूना Fe 2 O 3 (c) = -740.98 kJ / mol। पाए गए मूल्यों को प्रतिस्थापित करना और गणना करना, हम प्राप्त करते हैं:

Δजी 0 सी.आर. = [-1580.00 - (-740.98)] kJ / mol = -839.02 kJ / mol।

G 500 c.r की गणना करने के लिए हम ऊष्मप्रवैगिकी के पहले नियम का उपयोग करेंगे

Δजी 500 एसआर = H 500 सीआर - S 500 कला। इस मामले में, समस्या की स्थिति के संकेत के अनुसार (सभी पदार्थ एक मानक स्थिति में हैं), हम 298K पर अभिकर्मकों और उत्पादों के सारणीबद्ध मूल्यों ΔH 0 और ΔS 0 का उपयोग करते हैं:

ΔH 0 arr Al 2 O 3 (k) = -1676.00 kJ / mol; ΔH 0 arr Fe 2 O 3 (k) = -822.16 kJ / mol; एस 0 एआर अल 2 ओ 3 (के) = 50.94 जे / एमओएल · के; एस 0 गिरफ्तारी फे 2 ओ 3 (के) = 89.96 जे / एमओएल · के; एस 0 एआर अल (सी) = 42.69 जे / एमओएल · के; एस 0 नमूना फे (सी) = 27.15 जे / एमओएल · के।

आइए इन मानों को ΔH 500 c.r के व्यंजक में प्रतिस्थापित करें। और S 500 c.r. और गणना करें:

ΔH 500 एसआर = ΔH 0 arr Al 2 O 3 (k) - ΔH 0 arr Fe 2 O 3 (k); ΔH 500 एसआर = [-1676.00 - (-822.16)] kJ / mol = -853.84 kJ / mol।

एस 500 एस.आर. = -; एस 500 एस.आर. = (50.94 + 2 27.15) - (89.96 + 2 42.69) जे / मोल के = -70.10 जे / मोल के।

अब हम ΔG 500 s.r पाते हैं। S 500 ch.r व्यक्त करते हुए। केजे / मोल के में:

Δजी 500 एसआर = [-853.84 - 500 * (-70.10 * 10 -3)] kJ / mol = -818.79 kJ / mol।

उस न्यूनतम तापमान का पता लगाने के लिए जिसके ऊपर प्रक्रिया अनायास आगे बढ़ती है, हम सिस्टम पर शर्त T = 0K लागू करते हैं, और फिर G 0 c.r. = 0 सी.आर.< 0. Таким образом, даже при отрицательных значениях температуры (а такие значения практически недостижимы) реакция будет протекать самопроизвольно.

तापमान की ऊपरी सीमा को स्थापित करने के लिए जिस पर प्रक्रिया सहज होना बंद हो जाती है, हम रासायनिक संतुलन की स्थिति की स्थिति को लागू करते हैं: G = 0 और ΔH = TΔS, जहां से T =।

आइए हम प्राप्त व्यंजक में H 500 एसटीडी के पाए गए मानों को प्रतिस्थापित करें। और S 500 c.r. और, गणना करने के बाद, हम प्राप्त करते हैं: टी = = 12180 के।

इस प्रकार, केवल एक बहुत ही उच्च तापमान (Т≥12180 K) पर, अल्युमोथर्मी की प्रक्रिया असंभव है।

उत्तर: 298K और 500K पर, एल्युमिनियम के साथ आयरन ऑक्साइड (3) के अपचयन की प्रक्रिया अनायास ही आगे बढ़ जाती है, क्योंकि Δजी 298 एस.आर.< 0 и ΔG 500 х.р.< 0. Самопроизвольность процесса обеспечивается уже при температуре 0К и прекращается при температуре выше 12180К.

4. प्रतिक्रिया की गिब्स ऊर्जा में मानक परिवर्तन का निर्धारण करें

सीओसीएल 2 (जी)<=>सीओ (जी) + सीएल 2 (जी), यदि 70% फॉस्जीन 100 केपीए के प्रारंभिक दबाव में लिया जाता है तो 885 के तापमान पर विघटित हो जाता है।

समाधान... यदि, प्रतिक्रिया शुरू होने से पहले, COCl 2 (g) का आंशिक दबाव P 0 = 100 kPa के बराबर था, प्रतिक्रिया के दौरान 70% गैस की खपत हुई, तो संतुलन के क्षण में शेष का आंशिक दबाव फॉसजीन पी COCl 2 (g) = P 0 0.3 = 30 kPa के बराबर है। संतुलन में प्रतिक्रिया उत्पादों का आंशिक दबाव खपत फॉस्जीन के अंश के बराबर होता है, जिसका अर्थ है कि पी सीओ के बराबर है (जी) = पी बराबर सीएल 2 (जी) = पी 0 · 0.7 = 70 केपीए है।

संतुलन प्रक्रिया के लिए सामूहिक क्रिया के नियम के अनुसार

कश्मीर बराबर = .

हम इस समीकरण में उत्पादों और अभिकर्मकों के आंशिक संतुलन दबाव के मूल्यों को प्रतिस्थापित करते हैं और संतुलन स्थिरांक के मूल्य की गणना करते हैं:

कश्मीर बराबर = = 163.3.

अब, वैंट हॉफ इज़ोटेर्म समीकरण ΔG 0 = –RTlnKp का उपयोग करते हुए, हम दिए गए तापमान पर मानक गिब्स ऊर्जा में संतुलन में परिवर्तन की गणना करते हैं:

ΔG 0 = (-8.31 · 885) J / mol · n163.3 = -37434 J / mol = -37.4 kJ / mol।

उत्तर: मानक स्थितियों के तहत संतुलन की स्थिति में, प्रतिक्रिया की गिब्स ऊर्जा में परिवर्तन ΔG 0 ch.r. = -37.4 kJ / mol है।

किसी भी पदार्थ में एक निश्चित मात्रा में ऊष्मा होती है। इस ऊष्मा को एन्थैल्पी कहते हैं। एन्थैल्पी एक मात्रा है जो एक प्रणाली की ऊर्जा की विशेषता है। भौतिकी और रसायन विज्ञान में, यह प्रतिक्रिया की गर्मी को दर्शाता है। यह आंतरिक ऊर्जा का एक विकल्प है, और यह मान अक्सर निरंतर दबाव पर इंगित किया जाता है, जब सिस्टम में ऊर्जा का एक निश्चित भंडार होता है।

निर्देश

1. भौतिक-रासायनिक प्रक्रियाओं में, ऊष्मा को एक शरीर से दूसरे शरीर में स्थानांतरित किया जाता है। यह हमेशा की तरह, निरंतर दबाव और तापमान में अनुमेय है। निरंतर दबाव की भूमिका पारंपरिक रूप से वायुमंडलीय होती है। एन्थैल्पी, आंतरिक ऊर्जा की तरह, राज्य का एक कार्य है। आंतरिक ऊर्जा प्रत्येक प्रणाली की गतिज और स्थितिज ऊर्जाओं का योग है। यह एन्थैल्पी समीकरण का आधार है। एन्थैल्पी प्रणाली के आयतन से गुणा आंतरिक ऊर्जा और दबाव का योग है, और इसके बराबर है: एच = यू + पीवी, जहां पी सिस्टम में दबाव है, वी सिस्टम की मात्रा है। उपरोक्त सूत्र का उपयोग किया जाता है थैलेपी की गणना करने के लिए जब तीनों मात्राएँ दी गई हों: दबाव, आयतन और आंतरिक ऊर्जा। हालांकि, दूरी में, थैलेपी की गणना हमेशा इस तरह से नहीं की जाती है। इसके अलावा, एन्थैल्पी की गणना के लिए और भी कई विधियाँ हैं।

2. मुक्त ऊर्जा और एन्ट्रापी को जानकर, इसकी गणना करने की अनुमति है तापीय धारिता... मुक्त ऊर्जा, या गिब्स ऊर्जा, कार्य में परिवर्तन पर खर्च की गई प्रणाली की एन्थैल्पी का एक हिस्सा है, और एन्ट्रापी द्वारा गुणा किए गए एन्थैल्पी और तापमान के बीच अंतर के बराबर है:? जी =? एचटी? एस (? एच,? जी ,? एस मूल्यों की वृद्धि कर रहे हैं) इस सूत्र में एन्ट्रापी प्रणाली में कणों के विकार का एक उपाय है। यह बढ़ते तापमान T और दबाव के साथ बढ़ता है। कब?<0 процесс идет самостоятельно, при?G>0 - काम नहीं करता।

3. इसके अलावा, एन्थैल्पी की गणना भी रासायनिक प्रतिक्रिया समीकरण के आधार पर की जाती है। यदि A + B = C के रूप का रासायनिक अभिक्रिया समीकरण दिया जाता है, तो तापीय धारितासूत्र द्वारा निर्धारित किया जा सकता है: dH = dU +? nRT, कहाँ? n = nk-nн (nk और nн प्रतिक्रिया उत्पादों और प्रारंभिक पदार्थों के मोल की संख्या हैं) एक आइसोबैरिक प्रक्रिया में, एन्ट्रापी में परिवर्तन के बराबर है प्रणाली में गर्मी: dq = dH। निरंतर दबाव के साथ, थैलीपी है: H =? СpdT यदि थैलेपी और एन्ट्रापी कारक एक दूसरे को संतुलित करते हैं, तो थैलेपी वृद्धि तापमान और एन्ट्रापी वृद्धि के उत्पाद के बराबर होती है:? एच = टी? एस

हिसाब करना संख्या गरमाहटपदार्थ द्वारा प्राप्त या दिया गया, उसके द्रव्यमान का पता लगाना आवश्यक है, साथ ही तापमान का कायापलट भी। विशिष्ट ऊष्मा धारिता की तालिका के अनुसार, दी गई सामग्री के लिए यह मान ज्ञात कीजिए, और फिर सूत्र का उपयोग करके ऊष्मा की संख्या की गणना कीजिए। इसके द्रव्यमान और दहन की विशिष्ट ऊष्मा को जानकर ईंधन के दहन के दौरान निकलने वाली ऊष्मा की मात्रा निर्धारित करने की अनुमति है। पिघलने और वाष्पीकरण के साथ एक ही सेटिंग।

आपको चाहिये होगा

• ऊष्मा की संख्या निर्धारित करने के लिए, एक कैलोरीमीटर, थर्मामीटर, तराजू, पदार्थों के तापीय गुणों की तालिकाएँ लें।

निर्देश

1. शरीर द्वारा दी गई या प्राप्त गर्मी की संख्या की गणना। किलोग्राम में तराजू पर शरीर के वजन को मापें, फिर तापमान को मापें और इसे गर्म करें, जितना संभव हो बाहरी वातावरण में संपर्क को सीमित करें, फिर से तापमान को मापें। ऐसा करने के लिए, एक थर्मली इंसुलेटेड बर्तन (कैलोरीमीटर) का उपयोग करें। वास्तव में, इसे ऐसा करने की अनुमति है: किसी भी शरीर को कमरे के तापमान पर लें, यह इसका प्रारंभिक मूल्य होगा। उसके बाद कैलोरीमीटर में गर्म पानी डालें और शरीर को वहीं डुबो दें। थोड़ी देर बाद (तुरंत नहीं, शरीर गर्म होना चाहिए), पानी का तापमान मापें, यह शरीर के तापमान के बराबर होगा। विशिष्ट ऊष्मा की तालिका में, उस सामग्री के लिए यह मान ज्ञात कीजिए जिससे परीक्षण निकाय बनाया गया है। फिर इसे प्राप्त होने वाली गर्मी की संख्या शरीर के द्रव्यमान और उसके तापमान के कायापलट (Q = c m (t2-t1)) द्वारा विशिष्ट ऊष्मा क्षमता के गुणनफल के बराबर होगी। कुल जूल में होगा। तापमान को डिग्री सेल्सियस में मापा जा सकता है। यदि ऊष्मा की संख्या धनात्मक है, तो शरीर गर्म होता है, यदि ऋणात्मक है, तो यह ठंडा होता है।

2. ईंधन के दहन के दौरान गर्मी की मात्रा की गणना। जलने वाले ईंधन के द्रव्यमान को मापें। यदि ईंधन तरल है, तो उसका आयतन मापें और उसे एक विशेष तालिका में दिए गए घनत्व से गुणा करें। उसके बाद, लुक-अप तालिका में, इस ईंधन के दहन की विशिष्ट ऊष्मा ज्ञात करें और इसके द्रव्यमान से गुणा करें। परिणाम ईंधन के दहन के दौरान निकलने वाली ऊष्मा की मात्रा होगी।

3. पिघलने और वाष्पीकरण के दौरान गर्मी की संख्या की गणना। पिघलने वाले शरीर के द्रव्यमान को मापें, और एक विशेष तालिका से किसी दिए गए पदार्थ के लिए पिघलने की विशिष्ट गर्मी को मापें। इन मूल्यों को गुणा करें और पिघलने पर शरीर द्वारा अवशोषित गर्मी की मात्रा प्राप्त करें। क्रिस्टलीकरण के दौरान शरीर द्वारा उतनी ही ऊष्मा दी जाती है। किसी तरल के वाष्पीकरण के दौरान अवशोषित ऊष्मा की मात्रा को मापने के लिए, उसका द्रव्यमान, साथ ही वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा ज्ञात करें। इन मूल्यों का उत्पाद वाष्पीकरण के दौरान किसी दिए गए तरल द्वारा अवशोषित गर्मी की संख्या देगा। संघनन के दौरान उतनी ही मात्रा में उष्मा निकलती है, जो वाष्पीकरण के दौरान अवशोषित होती थी।

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थर्मल प्रभावएक थर्मोडायनामिक प्रणाली इसमें एक रासायनिक प्रतिक्रिया की उत्पत्ति के परिणामस्वरूप उत्पन्न होती है, हालांकि, इसका एक संयोजन नहीं है। यह मान केवल तभी निर्धारित किया जा सकता है जब कुछ शर्तें पूरी हों।

निर्देश

1. थर्मल प्रतिनिधित्व प्रभाव a एक ऊष्मागतिक प्रणाली की एन्थैल्पी के निरूपण से संकीर्ण रूप से संबंधित है। यह ऊष्मा ऊर्जा है जिसे एक निश्चित तापमान और दबाव तक पहुँचने पर ऊष्मा में परिवर्तित किया जा सकता है। यह मान सिस्टम के संतुलन की स्थिति को दर्शाता है।

2. कोई भी रासायनिक प्रतिक्रिया हमेशा एक निश्चित मात्रा में ऊष्मा के विमोचन या अवशोषण के साथ होती है। इस मामले में, प्रतिक्रिया का मतलब सिस्टम के उत्पादों पर अभिकर्मकों के प्रभाव से है। इस मामले में, एक थर्मल प्रभाव, वह जो प्रणाली की एन्थैल्पी में परिवर्तन से जुड़ा है, और उसके उत्पाद अभिकर्मकों द्वारा अधिसूचित तापमान पर ले जाते हैं।

3. सही तापीय परिस्थितियों में प्रभावकेवल रासायनिक प्रतिक्रिया की प्रकृति पर निर्भर करता है। ये वे डेटा हैं जिनमें यह माना जाता है कि सिस्टम स्ट्रेचिंग के काम के अलावा कोई काम नहीं करता है, और इसके उत्पादों और अभिनय अभिकर्मकों का तापमान बराबर होता है।

4. दो प्रकार की रासायनिक प्रतिक्रियाएं होती हैं: आइसोकोरिक (निरंतर मात्रा में) और आइसोबैरिक (निरंतर दबाव पर)। थर्मल फॉर्मूला प्रभावए आगे देखता है: डीक्यू = डीयू + पीडीवी, जहां यू सिस्टम की ऊर्जा है, पी दबाव है, वी मात्रा है।

5. आइसोकोरिक प्रक्रिया में, पीडीवी शब्द गायब हो जाता है, क्योंकि वॉल्यूम नहीं बदलता है, जिसका अर्थ है कि सिस्टम में कोई खिंचाव नहीं है, और इसलिए डीक्यू = डीयू। एक समदाब रेखीय प्रक्रिया में, दबाव निरंतर होता है और आयतन बढ़ता है, जिसका अर्थ है कि सिस्टम स्ट्रेचिंग कार्य कर रहा है। नतीजतन, थर्मल की गणना करते समय प्रभावऔर सिस्टम की ऊर्जा में परिवर्तन के लिए, इस कार्य के प्रदर्शन पर खर्च की गई ऊर्जा को जोड़ा जाता है: dQ = dU + PdV।

6. पीडीवी एक निरंतर मूल्य है, इसलिए इसे अंतर के संकेत के तहत दर्ज करने की अनुमति है, इसलिए डीक्यू = डी (यू + पीवी)। यू + पीवी का योग पूरी तरह से थर्मोडायनामिक प्रणाली की स्थिति को दर्शाता है, और यह थैलेपी की स्थिति से भी मेल खाता है। इस प्रकार, एन्थैल्पी वह ऊर्जा है जो निकाय के खिंचने पर खर्च होती है।

7. विशेष रूप से अक्सर थर्मल प्रभाव 2 प्रकार की प्रतिक्रियाएं - यौगिकों का निर्माण और दहन। दहन या गठन की गर्मी एक सारणीबद्ध मूल्य है, इसलिए गर्मी प्रभावसामान्य स्थिति में प्रतिक्रियाओं की गणना इसमें भाग लेने वाले सभी पदार्थों के तापों को जोड़कर की जा सकती है।

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भाप के गुण इसके मापदंडों द्वारा निर्धारित किए जाते हैं, अर्थात्, भाप की स्थिति (दबाव, तापमान, सूखापन की डिग्री, थैलीपी, गर्मी सामग्री, आदि) की विशेषता वाले मूल्य। जल वाष्प की सहायता से तापीय ऊर्जा की आपूर्ति की जाती है, जो तापीय ऊर्जा (ऊष्मा वाहक) का वाहक है।

संतृप्त भाप

यदि आप एक खुले बर्तन में पानी गर्म करते हैं, तो इसका तापमान धीरे-धीरे तब तक बढ़ेगा जब तक कि यह लगभग 100 0 तक न पहुंच जाए; उसके बाद, तापमान में और वृद्धि रुक ​​जाती है और पानी का उबलना शुरू हो जाता है, यानी वाष्पशील अवस्था में इसका तेजी से संक्रमण होता है। उबलने के दौरान पानी का तापमान समान रहता है, साथ ही पानी के ऊपर परिणामी वाष्प का तापमान भी रहता है; सामान्य वायुमंडलीय दाब पर यह ठीक 100 0 होता है, जो 760 मिमी ऊंचे पारा स्तंभ के दबाव के बराबर होता है। कृत्रिम रूप से दबाव को बदलकर, क्वथनांक को बहुत विस्तृत श्रृंखला में बदला जा सकता है; दबाव में वृद्धि के साथ, क्वथनांक बढ़ जाता है, दबाव में कमी के साथ, यह घट जाता है।

तो, 0.02 एटा (वायुमंडलीय दबाव का 0.02) के दबाव पर, पानी 17.2 0 सी पर उबलता है, और 10 एटा के दबाव पर 179 0 सी।

पानी के ऊपर वाष्प का तापमान जिससे इसे प्राप्त किया जाता है (चित्र एक), हमेशा इस पानी के तापमान के बराबर होता है। जल के ऊपर उत्पन्न भाप कहलाती है संतृप्त भाप.

संतृप्त भाप का एक निश्चित तापमान हमेशा एक निश्चित दबाव से मेल खाता है, और इसके विपरीत, एक निश्चित दबाव हमेशा कड़ाई से परिभाषित तापमान से मेल खाता है।

ताजी भाप को गर्म करके हम इसे अतिरिक्त ऊष्मा देते हैं, अर्थात हम प्रारंभिक एन्थैल्पी बढ़ाते हैं। इससे प्रयुक्त गर्मी के नुकसान में वृद्धि होती है और आर्थिक दक्षता में वृद्धि होती है। सुपरहीटेड स्टीम पर चलने वाले इंस्टॉलेशन। इसके अलावा, सुपरहिटेड स्टीम, जब स्टीम लाइनों में चलते हैं, तो पानी में संघनित नहीं होता है, क्योंकि संक्षेपण केवल उस क्षण से शुरू हो सकता है जब सुपरहीटेड स्टीम का तापमान इतना गिर जाता है कि यह संतृप्त अवस्था में चला जाता है। भाप टर्बाइनों के लिए जीवित भाप के संघनन की अनुपस्थिति विशेष रूप से महत्वपूर्ण है; भाप लाइन में जमा पानी और भाप द्वारा टरबाइन में ले जाया गया पानी आसानी से टरबाइन ब्लेड को नष्ट कर सकता है।

सुपरहीटेड स्टीम के फायदे इतने महत्वपूर्ण हैं और इसके उपयोग की लाभप्रदता इतनी अधिक है कि आधुनिक टर्बाइन प्लांट लगभग विशेष रूप से सुपरहीटेड स्टीम से संचालित होते हैं।

लेख में संतृप्त और अतितापित भाप की तालिका का एक टुकड़ा है। इस तालिका की सहायता से, इसके राज्य के मापदंडों के संबंधित मूल्यों को वाष्प दबाव के मूल्य से निर्धारित किया जाता है।

भाप का दबाव	संतृप्ति तापमान	विशिष्ट आयतन	घनत्व		भाप की एन्थैल्पी	वाष्पीकरण की गर्मी (संघनन)

कॉलम 1: भाप का दबाव (पी)

तालिका बार में भाप के दबाव का निरपेक्ष मान दिखाती है। इस तथ्य को ध्यान में रखना चाहिए। जब दबाव की बात आती है, तो वे आमतौर पर अतिरिक्त दबाव के बारे में बात करते हैं, जो एक मैनोमीटर द्वारा इंगित किया जाता है। हालाँकि, प्रक्रिया इंजीनियर अपनी गणना में निरपेक्ष दबाव मान का उपयोग करते हैं। व्यवहार में, यह अंतर अक्सर गलतफहमी की ओर ले जाता है और आमतौर पर अप्रिय परिणाम देता है।

एसआई प्रणाली की शुरुआत के साथ, यह स्वीकार किया गया कि गणना में केवल पूर्ण दबाव का उपयोग किया जाना चाहिए। तकनीकी उपकरणों के सभी दबाव मापने वाले उपकरण (बैरोमीटर को छोड़कर) आम तौर पर अधिक दबाव का संकेत देते हैं, हमारा मतलब पूर्ण दबाव है। सामान्य वायुमंडलीय स्थितियों (समुद्र तल पर) का अर्थ है 1 बार का बैरोमीटर का दबाव। गेज दबाव आमतौर पर बार्ग में सूचित किया जाता है।

कॉलम 2: संतृप्त भाप तापमान (टीएस)

तालिका दबाव के साथ संबंधित संतृप्त भाप तापमान को सूचीबद्ध करती है। संबंधित दबाव पर तापमान पानी के क्वथनांक और इस प्रकार संतृप्त भाप का तापमान निर्धारित करता है। इस कॉलम का तापमान भी भाप का ओस बिंदु निर्धारित करता है।

8 बार के दबाव पर, संतृप्त भाप का तापमान 170 डिग्री सेल्सियस होता है। 5 बार के दबाव पर भाप से बनने वाले कंडेनसेट का तापमान 152 ° C होता है।

कॉलम 3: विशिष्ट मात्रा (v ”)

विशिष्ट मात्रा एम 3 / किग्रा में इंगित की गई है। वाष्प के दबाव में वृद्धि के साथ, विशिष्ट मात्रा घट जाती है। 1 बार के दबाव में, भाप की विशिष्ट मात्रा 1.694 m3 / किग्रा है। या दूसरे शब्दों में, वाष्पीकरण के दौरान 1 डीएम 3 (1 लीटर या 1 किलो) पानी प्रारंभिक तरल अवस्था की तुलना में मात्रा में 1694 गुना बढ़ जाता है। 10 बार के दबाव पर, विशिष्ट मात्रा 0.194 एम 3 / किग्रा है, जो पानी की तुलना में 194 गुना अधिक है। विशिष्ट आयतन मान का उपयोग भाप और घनीभूत पाइपलाइनों के व्यास की गणना में किया जाता है।

कॉलम 4: विशिष्ट गुरुत्व (ρ = po)

विशिष्ट गुरुत्व (जिसे घनत्व भी कहा जाता है) kJ/kg में दर्शाया गया है। यह दर्शाता है कि 1 m3 आयतन में कितने किलोग्राम भाप निहित है। बढ़ते दबाव के साथ, विशिष्ट गुरुत्व बढ़ता है। 6 बार के दबाव में, 1 एम 3 की मात्रा वाली भाप का वजन 3.17 किलोग्राम होता है। 10 बार में - पहले से ही 5.15 किग्रा और 25 बार में - 12.5 किग्रा से अधिक।

कॉलम 5: संतृप्ति थैलेपी (एच ')

उबलते पानी की थैलीपी केजे / किग्रा में इंगित की जाती है। इस कॉलम के मान दिखाते हैं कि 1 किलो पानी को एक निश्चित दबाव पर उबालने के लिए कितनी ऊष्मा ऊर्जा की आवश्यकता होती है, या कंडेनसेट में कितनी ऊष्मा ऊर्जा निहित होती है, जिसे उसी दबाव में 1 किलो भाप से संघनित किया जाता है। . 1 बार के दबाव में, उबलते पानी की विशिष्ट थैलीपी 417.5 kJ / kg, 10 बार पर - 762.6 kJ / kg, और 40 बार - 1087 kJ / kg है। वाष्प के दबाव में वृद्धि के साथ, पानी की थैलीपी बढ़ जाती है, और वाष्प की कुल थैलीपी में इसका हिस्सा लगातार बढ़ रहा है। इसका मतलब यह है कि भाप का दबाव जितना अधिक होता है, उतनी ही अधिक ऊष्मा ऊर्जा घनीभूत होती है।

कॉलम 6: कुल एन्थैल्पी (एच ”)

एन्थैल्पी kJ/kg में दी जाती है। तालिका का यह स्तंभ भाप की एन्थैल्पी के मानों को दर्शाता है। तालिका से पता चलता है कि थैलेपी 31 बार के दबाव तक बढ़ जाती है और दबाव में और वृद्धि के साथ घट जाती है। 25 बार के दबाव पर, थैलेपी मान 2801 kJ / kg है। तुलना के लिए, 75 बार पर एन्थैल्पी मान 2767 kJ/kg है।

कॉलम 7: वाष्पीकरण की तापीय ऊर्जा (संघनन) (आर)

वाष्पीकरण (संघनन) की थैलीपी kJ / kg में इंगित की गई है। यह कॉलम संबंधित दबाव पर 1 किलो उबलते पानी को पूरी तरह से वाष्पित करने के लिए आवश्यक तापीय ऊर्जा की मात्रा का मान देता है। और इसके विपरीत - एक निश्चित दबाव पर (संतृप्त) भाप के पूर्ण संघनन के दौरान निकलने वाली तापीय ऊर्जा की मात्रा।

1 बार आर = 2258 केजे / किग्रा के दबाव पर, 12 बार आर = 1984 केजे / किग्रा और 80 बार आर = केवल 1443 केजे / किग्रा पर। बढ़ते दबाव के साथ, वाष्पीकरण या संघनन की तापीय ऊर्जा की मात्रा कम हो जाती है।

नियम:

जैसे-जैसे भाप का दबाव बढ़ता है, उबलते पानी के पूर्ण वाष्पीकरण के लिए आवश्यक ऊष्मा ऊर्जा की मात्रा कम हो जाती है। और उपयुक्त दबाव पर संतृप्त भाप के संघनन की प्रक्रिया में, कम तापीय ऊर्जा निकलती है।

रासायनिक प्रतिक्रियाओं के दौरान, गर्मी को अवशोषित या पर्यावरण में छोड़ा जाता है। एक रासायनिक प्रतिक्रिया और पर्यावरण के बीच इस गर्मी विनिमय को एन्थैल्पी या एच कहा जाता है। हालांकि, एन्थैल्पी को सीधे मापना असंभव है, इसलिए यह परिवेश के तापमान में परिवर्तन की गणना करने के लिए प्रथागत है (∆H द्वारा दर्शाया गया)। ∆H इंगित करता है कि रासायनिक प्रतिक्रिया के दौरान, पर्यावरण में गर्मी जारी की जाती है (एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया) या गर्मी अवशोषित होती है (एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया)। थैलेपी की गणना निम्नानुसार की जाती है: एच = एम एक्स एस एक्स T, जहां m अभिकर्मकों का द्रव्यमान है, s प्रतिक्रिया उत्पाद की ऊष्मा क्षमता है, T प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप तापमान परिवर्तन है।

कदम

एन्थैल्पी समस्या समाधान

अभिकर्मकों और प्रतिक्रिया उत्पादों की पहचान करें।किसी भी रासायनिक प्रतिक्रिया में अभिकर्मक और प्रतिक्रिया उत्पाद होते हैं। प्रतिक्रिया उत्पाद बनाया गया हैअभिकर्मकों की बातचीत के परिणामस्वरूप। दूसरे शब्दों में, अभिकर्मक नुस्खा में सामग्री हैं, और प्रतिक्रिया उत्पाद तैयार पकवान है। किसी अभिक्रिया का H ज्ञात करने के लिए, आपको अभिकारकों और अभिक्रिया उत्पादों को जानना होगा।

• उदाहरण के लिए, आपको हाइड्रोजन और ऑक्सीजन से पानी के निर्माण की प्रतिक्रिया की थैलीपी खोजने की जरूरत है: 2H 2 (हाइड्रोजन) + O 2 (ऑक्सीजन) → 2H 2 O (पानी)। इस प्रतिक्रिया में एच 2तथा हे 2- अभिकर्मक, और एच 2 ओ- प्रतिक्रिया का उत्पाद।

1. अभिकर्मकों के कुल वजन का निर्धारण करें।अगला, आपको अभिकर्मकों के द्रव्यमान की गणना करने की आवश्यकता है। यदि आप उनका वजन नहीं कर सकते हैं, तो वास्तविक भार ज्ञात करने के लिए आणविक भार की गणना करें। आणविक भार एक स्थिरांक है जो आवर्त सारणी या अणुओं और यौगिकों की अन्य तालिकाओं में पाया जा सकता है। प्रत्येक अभिकर्मक के द्रव्यमान को मोल्स की संख्या से गुणा करें।

   • हमारे उदाहरण में, अभिकारक हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के आणविक भार क्रमशः 2 ग्राम और 32 ग्राम हैं। चूंकि हम हाइड्रोजन के 2 मोल (हाइड्रोजन एच 2 से पहले रासायनिक प्रतिक्रिया में गुणांक) और ऑक्सीजन के 1 मोल (ओ 2 के सामने एक गुणांक की अनुपस्थिति का मतलब 1 मोल) का उपयोग करते हैं, अभिकारकों के कुल द्रव्यमान की गणना निम्नानुसार की जाती है :
     2 × (2g) + 1 × (32g) = 4g + 32g = 36 ग्राम

2. उत्पाद की गर्मी क्षमता निर्धारित करें।अगला, प्रतिक्रिया उत्पाद की गर्मी क्षमता निर्धारित करें। प्रत्येक अणु में एक विशिष्ट ऊष्मा क्षमता होती है, जो स्थिर होती है। एक रसायन शास्त्र पाठ्यपुस्तक की तालिका में इस स्थिरांक को खोजें। विशिष्ट ऊष्मा को मापने के लिए कई इकाइयाँ हैं; हमारी गणना में हम J / g ° C का उपयोग करेंगे।

   • ध्यान दें कि यदि कई प्रतिक्रिया उत्पाद हैं, तो आपको प्रत्येक की गर्मी क्षमता की गणना करने की आवश्यकता होगी और फिर उन्हें पूरी प्रतिक्रिया की थैलीपी प्राप्त करने के लिए जोड़ना होगा।
   • हमारे उदाहरण में, प्रतिक्रिया उत्पाद पानी है, जिसमें एक विशिष्ट गर्मी होती है 4.2 जे / जी डिग्री सेल्सियस.

3. तापमान में परिवर्तन का पता लगाएं।अब हम ∆T - अभिक्रिया से पहले और बाद में तापमान का अंतर पाएंगे। प्रारंभ तापमान (T1) से अंतिम तापमान (T2) घटाएं। अक्सर, केल्विन (K) पैमाने का उपयोग रसायन विज्ञान की समस्याओं में किया जाता है (हालाँकि सेल्सियस (° C) पैमाना समान परिणाम देगा)।

   • हमारे उदाहरण में, मान लेते हैं कि प्रारंभिक प्रतिक्रिया तापमान 185 K था, और प्रतिक्रिया के बाद यह 95 K हो गया, जिसका अर्थ है कि T की गणना निम्नानुसार की जाती है:
     ∆T = T2 - T1 = 95 K - 185 K = -90 के

4. H = . सूत्र द्वारा एन्थैल्पी ज्ञात कीजिए एमएक्स एसएक्स टी।यदि m अभिकारकों का द्रव्यमान है, s प्रतिक्रिया उत्पाद की ऊष्मा क्षमता है, और ∆T तापमान परिवर्तन है, तो प्रतिक्रिया की थैलीपी की गणना की जा सकती है। मानों को सूत्र में डालें H = एमएक्स एस x T और एन्थैल्पी प्राप्त करें। परिणाम की गणना जूल (J) में की जाती है।

   • हमारे उदाहरण में, थैलेपी की गणना निम्नानुसार की जाती है:
     ∆H = (36 ग्राम) × (4.2 जेके - 1 जी -1) × (-90 के) = -13608 जू

5. निर्धारित करें कि प्रश्न में प्रतिक्रिया के दौरान ऊर्जा जारी या अवशोषित होती है या नहीं।व्यवहार में ∆H की गणना करने के लिए आपको सबसे सामान्य कारणों में से एक यह पता लगाना है कि क्या प्रतिक्रिया एक्ज़ोथिर्मिक (गर्मी की रिहाई और आत्म-ऊर्जा में कमी) या एंडोथर्मिक (पर्यावरण से गर्मी का अवशोषण और स्वयं में वृद्धि) होगी। ऊर्जा)। यदि ∆H मान धनात्मक है, तो अभिक्रिया ऊष्माशोषी है। यदि ऋणात्मक है, तो अभिक्रिया ऊष्माक्षेपी है। H का निरपेक्ष मान जितना बड़ा होगा, उतनी ही अधिक ऊर्जा मुक्त या अवशोषित होगी। यदि आप एक व्यावहारिक प्रयोग करने जा रहे हैं तो सावधान रहें: उच्च थैलेपी मूल्यों के साथ प्रतिक्रियाओं के दौरान, ऊर्जा की एक बड़ी रिहाई हो सकती है, और यदि यह जल्दी से आगे बढ़ती है, तो यह एक विस्फोट का कारण बन सकती है।

   • हमारे उदाहरण में, अंतिम परिणाम -13608 जे है। एन्थैल्पी मान के सामने एक ऋणात्मक चिह्न है, जिसका अर्थ है कि प्रतिक्रिया एक्ज़ोथिर्मिक... गर्म गैसें (भाप के रूप में) H 2 और O 2 को पानी के अणु बनाने के लिए कुछ ऊष्मा छोड़नी चाहिए, अर्थात H 2 O के बनने की प्रतिक्रिया ऊष्माक्षेपी होती है।

   एन्थैल्पी अनुमान

   1. एन्थैल्पी का अनुमान लगाने के लिए आबंध ऊर्जा की गणना कीजिए।लगभग सभी रासायनिक प्रतिक्रियाओं से कुछ बंधन टूटते हैं और दूसरों का निर्माण होता है। प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप ऊर्जा कहीं से उत्पन्न नहीं होती है और न ही गिरती है: यह वह ऊर्जा है जो इन बंधनों को तोड़ने या बनाने के लिए आवश्यक है। इसलिए, इन बंधों की ऊर्जाओं के योग से संपूर्ण प्रतिक्रिया की थैलीपी में परिवर्तन का काफी सटीक अनुमान लगाया जा सकता है।

      एन्थैल्पी का अनुमान लगाने के लिए गठन की एन्थैल्पी का उपयोग करें।गठन की थैलीपी अभिकर्मकों और उत्पादों के गठन की प्रतिक्रियाओं की गणना करके ∆H की गणना करना संभव बनाती है। यदि आप प्रतिक्रिया उत्पादों और अभिकर्मकों के गठन की एन्थैल्पी जानते हैं, तो आप ऊपर चर्चा की गई ऊर्जा के मामले में, जोड़कर पूरी एन्थैल्पी का अनुमान लगा सकते हैं।

   2. एन्थैल्पी मानों के सामने के चिन्हों को न भूलें।गठन की थैलीपी की गणना करते समय, आप उत्पाद की प्रतिक्रिया की थैलीपी निर्धारित करने के लिए सूत्र को फ्लिप करते हैं, और थैलीपी का संकेत बदलना चाहिए। दूसरे शब्दों में, यदि आप सूत्र को पलटते हैं, तो एन्थैल्पी चिह्न विपरीत दिशा में बदल जाना चाहिए।

      • उदाहरण में, ध्यान दें कि उत्पाद सी 2 एच 5 ओएच के लिए गठन प्रतिक्रिया विपरीत में लिखी गई है। सी 2 एच 5 ओएच → 2 सी + 3 एच 2 + 0.5 ओ 2 यानी सी 2 एच 5 ओएच संश्लेषित नहीं, विघटित होता है। इसलिए, इस तरह की प्रतिक्रिया में थैलीपी के सामने संकेत सकारात्मक है, 228 kJ / mol, हालांकि C 2 H 5 OH के गठन की थैलीपी -228 kJ / mol है।

   प्रयोग के दौरान एन्थैल्पी का प्रेक्षण

   1. एक साफ कंटेनर लें और उसमें पानी डालें।थैलेपी के सिद्धांतों को क्रिया में देखना मुश्किल नहीं है - यह एक साधारण प्रयोग करने के लिए पर्याप्त है। यह आवश्यक है कि प्रयोग का परिणाम विदेशी संदूषकों से प्रभावित न हो, ताकि कंटेनर को धोया और निष्फल किया जाए। थैलेपी को मापने के लिए वैज्ञानिक कैलोरीमीटर नामक विशेष बंद कंटेनरों का उपयोग करते हैं, लेकिन कांच का बीकर या फ्लास्क आपके लिए ठीक है। कमरे के तापमान पर साफ नल के पानी के साथ कंटेनर भरें। प्रयोग को ठंडे कमरे में करने की सलाह दी जाती है।

      • प्रयोग के लिए, एक छोटे कंटेनर का उपयोग करना वांछनीय है। हम अलका-सेल्टज़र के साथ पानी की प्रतिक्रिया की थैलीपी को देख रहे होंगे, इसलिए जितना कम पानी का उपयोग किया जाएगा, तापमान में बदलाव उतना ही स्पष्ट होगा।