المعادلات الكيميائية الحرارية

تحدث معظم التفاعلات الكيميائية عند الضغط الجوي. تحت ظروف الضغط المستمر،تغيير الحرارة المرتبط بالتفاعل دلتا Q،يساوي التغيير في المحتوى الحراري دلتا H،وتسمى أيضًا المحتوى الحراري أو حرارة التفاعل. المحتوى الحراري للتفاعل هو،الفرق بين المحتوى الحراري للنواتج والمواد المتفاعلة.

عندما يكون المحتوى الحراري للنواتج أكبر من المحتوى الحراري للمواد المتفاعلة،تكون دلتا H موجبة. مثل هذه التفاعلات تمتص الحرارة وتكون ماصة للحرارة. على العكس من ذلك،إذا كان المحتوى الحراري للمواد المتفاعلة أكبر من المحتوى الحراري للنواتج،تكون دلتا H سالبة.

مثل هذه التفاعلات تطلق الحرارة وتكون طاردة للحرارة. لأي تفاعل كيميائي،مقدار التغيير المصاحب في المحتوى الحراري،يعتمد على المقدار المكافئ من المواد المتفاعلة والنواتج،كما هو مبين بمعاملات المعادلة المتوازنة. المعادلة الكيميائية المتوازنة هي التي تشمل مراحل التسمية والمحتوى الحراري للتفاعل،دلتا H،و تسمى المعادلة الحرارية الكيميائية.

لنضع في اعتبارنا،احتراق الميثان وهو مصدر أساسي للوقود. يطلق غاز الميثان المحترق الحرارة في المناطق المحيطة. الطبيعة الطاردة للحرارة للتفاعل يُشار إليها بالتغير السالب للمحتوى الحراري في المعادلة الحرارية الكيميائية.

تظهر معادلة الاحتراق أنه،عندما يتفاعل مول واحد من غاز الميثان مع 2 مول من غاز الأكسجين،لإنتاج 1 مول من غاز ثاني أكسيد الكربون و 2 مول ماء سائل،فإنه يطلق حرارة 890.8 كيلو جول للمناطق المحيطة. النسبة المولية بين المواد المتفاعلة أو النواتج بالاضافة الي حرارة التفاعل،يمكن استخدامهما كعوامل تحويل لحساب الحرارة المتبادلة أثناء التفاعل. إذا كانت أسطوانة الغاز تحتوي على 25.5 كجم من الميثان،ويخضع كل غاز الميثان الموجود في الاسطوانة للاحتراق،ما هي كمية الحرارة التي سيتم إنتاجها؟بشكل عام،الخطة المفاهيمية هي تحويل الكتلة إلى مولات ثم المولات إلى حرارة التفاعل.

للبدء،يتم ضرب 25.5 كجم في 1000 لإيجاد الكتلة بالجرام. ثم يتم قسمة كتلة الميثان على كتلتها المولية 16.0 جرام لكل مول للحصول على 1594 مول من الميثان. أخيرًا،باستخدام عامل التحويل بين مولات الميثان وحرارة التفاعل،1594 مول من الميثان يطلق 14.2 مرة و التي تمثل حرارة التفاعل.

و تكون الاجابة بالسالب،لأن التفاعل طارد للحرارة،حيث تتدفق الحرارة في التفاعل.