الكيمياء الحرارية: ما هي ، التفاعلات الكيميائية و المحتوى الحراري

الكيمياء الحرارية هي جزء من الكيمياء يدرس كمية الحرارة (الطاقة) المتضمنة في التفاعلات الكيميائية.

عندما يطلق التفاعل حرارة ، يتم تصنيفها على أنها طاردة للحرارة. يؤدي امتصاص الحرارة في التفاعل إلى أن تكون ماصة للحرارة.

تدرس الكيمياء الحرارية أيضًا نقل الطاقة في بعض الظواهر الفيزيائية ، مثل التغيرات في حالات المادة.

الكيمياء الحرارية والحرارة

في التفاعلات الكيميائية ، يمكن امتصاص الطاقة أو إطلاقها. يتم نقل الحرارة هذا من الجسم الذي لديه أعلى درجة حرارة إلى الجسم الذي يحتوي على أقل درجة حرارة.

انتقال الحرارة من الجسم الساخن (أ) إلى الجسم البارد (ب)

تجدر الإشارة إلى أن الحرارة ، التي تسمى أيضًا الطاقة الحرارية ، هي مفهوم يحدد تبادل الطاقة الحرارية بين جسمين. ا التوازن الحراري عندما تصل المادتان إلى نفس درجة الحرارة.

التفاعلات الماصة للحرارة والطاردة للحرارة

تسمى تفاعل إمتصاص الحرارة التفاعل الذي يتم فيه امتصاص الحرارة. بهذه الطريقة ، يمتص الجسم الحرارة من البيئة التي يدخل فيها. هذا هو السبب في أن التفاعل الماص للحرارة يسبب الشعور بالبرودة.

مثال: عند فرك الكحول على الذراع ، تمتص الذراع حرارة هذه المادة. ولكن ، عند النفخ على الذراع بعد تناول الكحول ، نشعر بقليل من البرد ، وهو إحساس ناتج عن رد الفعل الماص للحرارة.

بالفعل تفاعل طارد للحرارة إنه العكس. إنه إطلاق للحرارة وبالتالي فإن الإحساس يسخن.

مثال: في المخيم ، يقف الناس بجانب النار حتى تدفئ الحرارة المنبعثة من اللهب من حولهم.

تدفق الحرارة في تفاعلات ماصة للحرارة وطاردة للحرارة

تحدث التبادلات الحرارية أيضًا في التغييرات الحالة الفيزيائية. اتضح أنه في التحول من الحالة الصلبة إلى السائلة ومن السائل إلى الغاز ، تكون العملية ماصة للحرارة. وعلى العكس من ذلك ، فإن التغيير من الغاز إلى السائل ومن السائل إلى الصلب يكون طاردًا للحرارة.

الطاقة الداخلية الكامنة

المحتوى الحراري (H) هو طاقة في تفاعلات امتصاص وإطلاق الطاقة ، على التوالي ، ماصة للحرارة وطاردة للحرارة.

لا يوجد جهاز قادر على قياس المحتوى الحراري. لهذا السبب ، يتم قياس تباينه (ΔH) ، والذي يتم مع الأخذ في الاعتبار المحتوى الحراري للمادة المتفاعلة (الطاقة الأولية) والمحتوى الحراري للمنتج (الطاقة النهائية).

الأنواع الأكثر شيوعًا من المحتوى الحراري هي:

المحتوى الحراري للتكوين	الطاقة الممتصة أو المحررة اللازمة لتكوين مول واحد من المادة.
المحتوى الحراري الاحتراق	الطاقة المطلقة التي تؤدي إلى حرق 1 مول من المادة.
ارتباط المحتوى الحراري	تمتص الطاقة في تكسير 1 مول من الرابطة الكيميائية ، في الحالة الغازية.

بينما يقيس المحتوى الحراري الطاقة ، غير قادر علي يقيس درجة اضطراب التفاعلات الكيميائية.

قانون هيس

أثبت جيرمان هنري هيس أن:

يعتمد تغيير المحتوى الحراري (ΔH) في تفاعل كيميائي فقط على الحالات الأولية والنهائية للتفاعل ، بغض النظر عن عدد التفاعلات.

يتم تحديد اختلاف الطاقة ، وفقًا لقانون هيس ، من خلال الصيغة التالية:

ΔH = H._F - ح_أنا

أين،

• ΔH: اختلاف المحتوى الحراري
• ح_F: المحتوى الحراري النهائي أو المحتوى الحراري للمنتج
• ح_أنا: المحتوى الحراري الأولي أو المحتوى الحراري الكاشف

من هذا ، نستنتج أن تباين المحتوى الحراري يكون سالبًا عندما نواجه تفاعلًا طاردًا للحرارة. في المقابل ، يكون تباين المحتوى الحراري موجبًا عندما نواجه تفاعل ماص للحرارة.

تأكد من مراجعة هذه النصوص لمعرفة المزيد حول الموضوع.:

• الديناميكا الحرارية
• قياس السعرات الحرارية
• حرارة معقولة
• الحرارة الكامنة

تمارين مع التعليقات المعلقة

1. (Udesc / 2011) بالنظر إلى المعادلات التالية:

(ال)	2CO(ز) + س2 (ز) → 2CO2(ز)	ΔH = - 565.6 كيلوجول
(ب)	2CH4ا(ز) + 3O2 (ز) → 2CO2(ز) + 4 ح2ا(1)	ΔH = - 1462.6 كيلوجول
(ج)	3O2 (ز) → 2O3 (ز)	ΔH = + 426.9 كيلوجول
(د)	إيمان2ا3 (ز) + 3 ج(س) → 2Fe(س) + 3CO(ز)	ΔH = +490.8 كيلوجول

ضع في اعتبارك المقترحات التالية فيما يتعلق بالمعادلات:

أنا. ردود الفعل (أ) و (ب) ماصة للحرارة.
II. ردود الفعل (أ) و (ب) طاردة للحرارة.
ثالثا. ردود الفعل (C) و (D) طاردة للحرارة.
رابعا. ردود الفعل (C) و (D) ماصة للحرارة.
الخامس. التفاعل مع أكبر إطلاق للطاقة هو (ب).
رأى. التفاعل مع أكبر إطلاق للطاقة هو (D).

تحقق البديل الصحيح.

أ) فقط البيانات II و III و V صحيحة.
ب) فقط البيانات الأول والثالث والسادس هي الصحيحة.
ج) فقط البيانات الأول والرابع والسادس هي الصحيحة.
د) فقط البيانات II و V و VI صحيحة.
هـ) فقط البيانات II و IV و V هي الصحيحة.

انظر للاجابة

البديل الصحيح: هـ) فقط العبارات II و IV و V هي الصحيحة.

من الخطأ. العبارة III ليست صحيحة.

على عكس العبارة III ، تكون التفاعلات (C) و (D) ماصة للحرارة ، حيث تشير العلامة الإيجابية في تباين المحتوى الحراري إلى امتصاص الحرارة.

ب) خطأ. لا صحة من العبارات الواردة في هذا البديل. هم مخطئون لأن:

• تكون التفاعلات (A) و (B) طاردة للحرارة ، حيث تشير العلامة السلبية في تغير المحتوى الحراري إلى إطلاق الحرارة.
• التفاعلات (C) و (D) ماصّة للحرارة ، حيث تشير العلامة الإيجابية في تغير المحتوى الحراري إلى امتصاص الحرارة.
• التفاعل (D) لا يطلق الطاقة لأنه ماص للحرارة.

ج) خطأ. من بين العبارات الثلاثة المذكورة في هذا البديل ، فقط الرابع هو الصحيح. والاثنان الآخران خاطئان لأن:

• تكون التفاعلات (A) و (B) طاردة للحرارة ، حيث تشير العلامة السلبية في تغير المحتوى الحراري إلى إطلاق الحرارة.
• لا يطلق التفاعل (D) الطاقة ، تشير العلامة الإيجابية في تغيير المحتوى الحراري إلى أن التفاعل ماص للحرارة.

د) خطأ. العبارة VI غير صحيحة.

على عكس العبارة VI ، لا يطلق التفاعل (D) طاقة ، لأنها ماصة للحرارة.

أ) صحيح. البيانات صحيحة للأسباب التالية:

• ردود الفعل (أ) و (ب) طاردة للحرارة ، حيث أن تغير الطاقة سلبي.
• ردود الفعل (C) و (D) ماصة للحرارة ، حيث أن قيمة ΔH موجبة.
• التفاعل مع أكبر إطلاق للطاقة هو (B) ، لأنه من بين التفاعلات الطاردة للحرارة للكلام ، هذا هو التفاعل ذو أعلى قيمة مع علامة سالبة.

ستساعدك هذه النصوص على زيادة معرفتك:

• تمارين في الكيمياء الحرارية
• التحولات الكيميائية
• تفاعلات كيميائية

2. (Enem / 2011) خيار غير عادي لطهي الفاصوليا هو استخدام الترمس. في مقلاة ، ضع جزءًا من الفاصوليا وثلاثة أجزاء من الماء واتركها تغلي لمدة 5 دقائق تقريبًا ، ثم انقل كل المواد إلى الترمس. بعد حوالي 8 ساعات ، سيتم طهي الفاصوليا.

يتم طهي الفاصوليا داخل الترمس لأن

أ) يتفاعل الماء مع الفاصوليا ، وهذا التفاعل طارد للحرارة.
ب) تستمر الفاصوليا في امتصاص الحرارة من المياه المحيطة ، لأنها عملية ماصة للحرارة.
ج) النظام المدروس معزول عمليًا ، ولا يسمح للحبوب باكتساب الطاقة أو فقدها.
د) يوفر الترمس طاقة كافية لطهي الحبوب بمجرد بدء التفاعل.
هـ) تعمل الطاقة المتضمنة في التفاعل على تسخين الماء ، والذي يحافظ على درجة حرارة ثابتة ، حيث إنها عملية طاردة للحرارة.

انظر للاجابة

البديل الصحيح: ب) تستمر الفاصوليا في امتصاص الحرارة من المياه المحيطة ، لأنها عملية ماصة للحرارة.

من الخطأ. يتميز التفاعل الكيميائي بتكوين مواد جديدة لا تحدث عند طهي الفاصوليا.

ب) صحيح. عندما يتم تسخين الماء ، فإنه يكتسب حرارة ولا يسمح الترمس بهذه الطاقة أن تضيع في البيئة. وبالتالي ، تمتص الفاصوليا الحرارة من الماء وتطهى ، وتتميز بعملية ماصة للحرارة.

ج) خطأ. النظام معزول عن البيئة الخارجية. داخل الزجاجة ، يوجد اتصال مباشر بين الفاصوليا والماء ، وبالتالي ، يؤديان إلى التبادل الحراري.

د) خطأ. دورق الترمس له وظيفة عزل النظام ، وعدم السماح للخليط الموجود بداخله بتبادل الحرارة مع البيئة.

هـ) خطأ. درجة الحرارة ليست ثابتة ، حيث أن الماء ينقل الحرارة إلى الفول ، فإنه يفقد الطاقة حتى تتساوى درجتا الحرارة.

تحقق من النصوص أدناه وتعرف على المزيد حول الموضوعات التي يتم تناولها في هذا العدد:

• التحولات الفيزيائية والكيميائية
• الحرارة ودرجة الحرارة
• طاقة حرارية