เทอร์โมเคมีเป็นส่วนหนึ่งของเคมีที่ศึกษาปริมาณความร้อน (พลังงาน) ที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเคมี
เมื่อปฏิกิริยาปล่อยความร้อน จะถูกจัดประเภทเป็นคายความร้อน การดูดซับความร้อนในปฏิกิริยาทำให้เกิดความร้อนขึ้น
เทอร์โมเคมียังศึกษาการถ่ายเทพลังงานในปรากฏการณ์ทางกายภาพบางอย่าง เช่น การเปลี่ยนแปลงสถานะของสสาร
เทอร์โมเคมีและความร้อน
ในปฏิกิริยาเคมี พลังงานสามารถดูดซับหรือปลดปล่อยออกมาได้ การถ่ายเทความร้อนนี้มาจากร่างกายที่มีอุณหภูมิสูงสุดไปยังอุณหภูมิต่ำสุด
เป็นสิ่งที่ควรค่าแก่การจดจำว่าความร้อนหรือที่เรียกว่าพลังงานความร้อนนั้นเป็นแนวคิดที่กำหนดการแลกเปลี่ยนพลังงานความร้อนระหว่างวัตถุทั้งสอง อู๋ สมดุลความร้อน เกิดขึ้นเมื่อวัสดุทั้งสองมีอุณหภูมิเท่ากัน
ปฏิกิริยาดูดความร้อนและคายความร้อน
ก็เรียกว่า ปฏิกิริยาดูดความร้อน ปฏิกิริยาที่ความร้อนถูกดูดซับ ด้วยวิธีนี้ร่างกายจะดูดซับความร้อนจากสิ่งแวดล้อมที่แทรกเข้าไป นี่คือสาเหตุที่ปฏิกิริยาดูดความร้อนทำให้เกิดความรู้สึกเย็น
ตัวอย่าง: เมื่อถูแอลกอฮอล์ที่แขน แขนจะดูดซับความร้อนของสารนี้ แต่ตอนเป่าแขนหลังผ่านแอลกอฮอล์แล้วจะรู้สึกหนาวๆ หน่อย เป็นความรู้สึกที่เกิดจากปฏิกิริยาดูดความร้อน
แล้ว ปฏิกิริยาคายความร้อน มันกลับกัน เป็นการปลดปล่อยความร้อนและทำให้รู้สึกอุ่นขึ้น
ตัวอย่าง: ในค่าย ผู้คนยืนข้างกองไฟเพื่อให้ความร้อนที่ปล่อยออกมาจากเปลวไฟทำให้คนรอบข้างอบอุ่น
การแลกเปลี่ยนความร้อนยังเกิดขึ้นในการเปลี่ยนแปลงของ สภาพร่างกาย. ปรากฎว่าในกระบวนการเปลี่ยนจากของแข็งเป็นของเหลวและจากของเหลวเป็นก๊าซ กระบวนการดูดความร้อน ในทางกลับกัน การเปลี่ยนแปลงจากก๊าซเป็นของเหลว และจากของเหลวเป็นของแข็งนั้นเป็นการคายความร้อน
เอนทัลปี
เอนทาลปี (H) คือ พลังงาน แลกเปลี่ยนในการดูดกลืนพลังงานและปฏิกิริยาการปลดปล่อยตามลำดับดูดความร้อนและคายความร้อน
ไม่มีอุปกรณ์ใดที่สามารถวัดเอนทาลปีได้ ด้วยเหตุนี้ จึงวัดความแปรผัน (ΔH) ซึ่งพิจารณาจากเอนทาลปีของสารตั้งต้น (พลังงานเริ่มต้น) และเอนทาลปีของผลิตภัณฑ์ (พลังงานสุดท้าย)
เอนทาลปีประเภทที่เกิดซ้ำมากที่สุดคือ:
| การก่อตัวเอนทาลปี | พลังงานที่ดูดซับหรือปล่อยออกมาเพื่อสร้างสาร 1 โมล |
|---|---|
| เอนทาลปีการเผาไหม้ | พลังงานที่ปล่อยออกมาซึ่งส่งผลให้เกิดการเผาผลาญสาร 1 โมล |
| ลิงค์เอนทาลปี | พลังงานที่ดูดซับในการสลายตัวของพันธะเคมี 1 โมล ในสถานะก๊าซ |
ในขณะที่เอนทาลปีวัดพลังงาน เอนโทรปี วัดระดับความผิดปกติของปฏิกิริยาเคมี
กฎของเฮสส์
Germain Henry Hess ยอมรับว่า:
การเปลี่ยนแปลงเอนทาลปี (ΔH) ในปฏิกิริยาเคมีขึ้นอยู่กับสถานะเริ่มต้นและขั้นสุดท้ายของปฏิกิริยาเท่านั้น โดยไม่คำนึงถึงจำนวนของปฏิกิริยา
การแปรผันของพลังงานตามกฎของเฮสส์ ถูกกำหนดโดยใช้สูตรต่อไปนี้:
ΔH = Hฉ - โฮผม
ที่ไหน
- ΔH: การเปลี่ยนแปลงเอนทาลปี
- โฮฉ: เอนทาลปีสุดท้ายหรือเอนทาลปีผลิตภัณฑ์
- โฮผม: เอนทาลปีเริ่มต้นหรือรีเอเจนต์เอนทัลปี
จากนี้ เราสรุปได้ว่ารูปแบบเอนทาลปีเป็นลบเมื่อเราเผชิญกับปฏิกิริยาคายความร้อน ในทางกลับกัน ความแปรผันของเอนทาลปีจะเป็นบวกเมื่อเราเผชิญกับปฏิกิริยาดูดความร้อน
อย่าลืมตรวจสอบข้อความเหล่านี้เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับหัวข้อนี้:
- อุณหพลศาสตร์
- การวัดปริมาณความร้อน
- ความร้อนที่เหมาะสม
- ความร้อนแฝง
แบบฝึกหัดพร้อมคำติชม
1. (Udesc/2011) ให้สมการต่อไปนี้:
| (THE) | 2CO(ช) + โอ2(ก.) → 2CO2(ช) | ΔH = - 565.6 กิโลจูล |
| (ข) | 2CH4อู๋(ช) + 3O2(ก.) → 2CO2(ช) + 4H2อู๋(1) | ΔH = - 1462.6 กิโลจูล |
| (ค) | 3O2(ก.) → 2O3(ก.) | ΔH = + 426.9 กิโลจูล |
| (ด) | ศรัทธา2อู๋3(ก.) + 3C(ส) → 2เฟ(ส) + 3CO(ช) | ΔH = +490.8 กิโลจูล |
พิจารณาข้อเสนอต่อไปนี้ที่เกี่ยวข้องกับสมการ:
ผม. ปฏิกิริยา (A) และ (B) เป็นปฏิกิริยาดูดความร้อน
ครั้งที่สอง ปฏิกิริยา (A) และ (B) เป็นปฏิกิริยาคายความร้อน
สาม. ปฏิกิริยา (C) และ (D) เป็นปฏิกิริยาคายความร้อน
IV. ปฏิกิริยา (C) และ (D) เป็นปฏิกิริยาดูดความร้อน
วี ปฏิกิริยาที่มีการปลดปล่อยพลังงานมากที่สุดคือ (B)
เลื่อย. ปฏิกิริยาที่มีการปลดปล่อยพลังงานมากที่สุดคือ (D)
ตรวจสอบทางเลือกที่ถูกต้อง
ก) เฉพาะข้อความ II, III และ V เท่านั้นที่เป็นจริง
b) เฉพาะข้อความ I, III และ VI เท่านั้นที่เป็นจริง
c) เฉพาะข้อความ I, IV และ VI เท่านั้นที่เป็นจริง
d) เฉพาะข้อความ II, V และ VI เท่านั้นที่เป็นจริง
จ) เฉพาะข้อความ II, IV และ V เท่านั้นที่เป็นจริง
ทางเลือกที่ถูกต้อง: จ) เฉพาะข้อความ II, IV และ V เท่านั้นที่เป็นจริง
ก) ผิด คำชี้แจง III ไม่เป็นความจริง
ตรงกันข้ามกับข้อความ III ปฏิกิริยา (C) และ (D) เป็นการดูดความร้อน เนื่องจากสัญญาณบวกในรูปแบบเอนทาลปีบ่งชี้การดูดซับความร้อน
ข) ผิด ไม่มีข้อความใดที่อ้างถึงในทางเลือกนี้ที่ถูกต้อง พวกเขาผิดเพราะ:
- ปฏิกิริยา (A) และ (B) เป็นปฏิกิริยาคายความร้อน เนื่องจากเครื่องหมายลบในการเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีบ่งบอกถึงการปลดปล่อยความร้อน
- ปฏิกิริยา (C) และ (D) เป็นปฏิกิริยาดูดความร้อน เนื่องจากสัญญาณบวกในการเปลี่ยนแปลงเอนทัลปีบ่งชี้ว่ามีการดูดซับความร้อน
- ปฏิกิริยา (D) ไม่ปล่อยพลังงานเนื่องจากเป็นพลังงานดูดความร้อน
ค) ผิด จากสามข้อความที่อ้างถึงในทางเลือกนี้ มีเพียง IV เท่านั้นที่ถูกต้อง อีกสองคนผิดเพราะ:
- ปฏิกิริยา (A) และ (B) เป็นปฏิกิริยาคายความร้อน เนื่องจากเครื่องหมายลบในการเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีบ่งบอกถึงการปลดปล่อยความร้อน
- ปฏิกิริยา (D) ไม่ปล่อยพลังงาน สัญญาณบวกในการเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีบ่งชี้ว่าปฏิกิริยาดูดความร้อน
ง) ผิด คำชี้แจง VI ไม่เป็นความจริง
ตรงกันข้ามกับข้อความ VI ปฏิกิริยา (D) ไม่ปล่อยพลังงาน เนื่องจากเป็นพลังงานดูดความร้อน
ก) ถูกต้อง ข้อความนั้นถูกต้องเพราะ:
- ปฏิกิริยา (A) และ (B) เป็นปฏิกิริยาคายความร้อน เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงพลังงานเป็นลบ
- ปฏิกิริยา (C) และ (D) เป็นปฏิกิริยาดูดความร้อน เนื่องจากค่าของ ΔH เป็นบวก
- ปฏิกิริยาที่มีการปลดปล่อยพลังงานมากที่สุดคือ (B) เนื่องจากปฏิกิริยาคายความร้อนของคำพูดนี้เป็นปฏิกิริยาที่มีค่าสูงสุดโดยมีเครื่องหมายลบ
ตำราเหล่านี้จะช่วยให้คุณเพิ่มพูนความรู้ของคุณ:
- แบบฝึกหัดเกี่ยวกับเทอร์โมเคมี
- การเปลี่ยนแปลงทางเคมี
- ปฏิกริยาเคมี
2. (Enem/2011) ตัวเลือกที่ไม่ธรรมดาสำหรับการปรุงถั่วคือการใช้กระติกน้ำร้อน ใส่ถั่วส่วนหนึ่งและน้ำสามส่วนในกระทะ แล้วปล่อยให้ชุดเดือดประมาณ 5 นาที จากนั้นย้ายวัสดุทั้งหมดไปยังกระติกน้ำร้อน ประมาณ 8 ชั่วโมงต่อมา ถั่วจะสุก
การปรุงอาหารของถั่วจะเกิดขึ้นภายในกระติกน้ำร้อนเพราะ
ก) น้ำทำปฏิกิริยากับถั่ว และปฏิกิริยานี้เป็นปฏิกิริยาคายความร้อน
ข) ถั่วยังคงดูดซับความร้อนจากน้ำโดยรอบ เนื่องจากเป็นกระบวนการดูดความร้อน
c) ระบบที่พิจารณาแล้วถูกแยกออกจากกันโดยไม่อนุญาตให้ถั่วได้รับหรือสูญเสียพลังงาน
d) กระติกน้ำร้อนให้พลังงานเพียงพอในการปรุงอาหารถั่วเมื่อปฏิกิริยาเริ่มต้นขึ้น
จ) พลังงานที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาทำให้น้ำร้อน ซึ่งรักษาอุณหภูมิให้คงที่ เนื่องจากเป็นกระบวนการคายความร้อน
ทางเลือกที่ถูกต้อง: b) เมล็ดกาแฟยังคงดูดซับความร้อนจากน้ำโดยรอบ เนื่องจากเป็นกระบวนการดูดความร้อน
ก) ผิด ปฏิกิริยาเคมีมีลักษณะเฉพาะโดยการก่อตัวของสารใหม่ซึ่งจะไม่เกิดขึ้นเมื่อปรุงถั่ว
ข) ถูกต้อง เมื่อน้ำร้อนจะได้รับความร้อนและกระติกน้ำร้อนจะไม่ยอมสูญเสียพลังงานนี้สู่สิ่งแวดล้อม ดังนั้นถั่วจะดูดซับความร้อนจากน้ำและปรุงอาหารด้วยกระบวนการดูดความร้อน
ค) ผิด ระบบถูกแยกออกจากสภาพแวดล้อมภายนอก ภายในขวด ถั่วและน้ำมีการสัมผัสโดยตรง ดังนั้นจึงทำการแลกเปลี่ยนความร้อน
ง) ผิด กระติกเก็บความร้อนมีหน้าที่เป็นฉนวนของระบบ โดยไม่ให้ส่วนผสมภายในกระติกแลกเปลี่ยนความร้อนกับสิ่งแวดล้อม
จ) ผิด อุณหภูมิไม่คงที่ เนื่องจากน้ำถ่ายเทความร้อนไปยังเมล็ดกาแฟ มันจะสูญเสียพลังงานไปจนกว่าอุณหภูมิทั้งสองจะเท่ากัน
ตรวจสอบข้อความด้านล่างและเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับหัวข้อที่กล่าวถึงในฉบับนี้:
- การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพและทางเคมี
- ความร้อนและอุณหภูมิ
- พลังงานความร้อน
