Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

6.6: المحتوى الحراري
فهرس المحتويات

JoVE Core
Chemistry

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
Enthalpy
 
نسخة طبق الأصل

6.6: المحتوى الحراري

يستخدم الكيميائيون عادة خاصية تعرف بالمحتوى الحراري (H) لوصف الديناميكا الحرارية للعمليات الكيميائية والفيزيائية. يُعرَّف المحتوى الحراري بأنه مجموع الطاقة الداخلية للنظام (E) والناتج الحسابي للضغط (P) والحجم (V):

Eq1

إن المحتوى الحراري هو دالة حالة. لا يمكن قياس قيم المحتوى الحراري للمواد المحددة مباشرةً؛ ولا يمكن تحديد سوى التغيرات في المحتوى الحراري للعمليات الكيميائية أو الفيزيائية. بالنسبة للعمليات التي تحدث عند الضغط الثابت (وهو شرط شائع للعديد من التغيرات الكيميائية والفيزيائية)، فإن التغير في المحتوى الحراري (ΔH) هو:

Eq2

يمثل الناتج الرياضي PΔV العمل (w)، أي التوسع أو عمل الحجم والضغط. ومن خلال تعريفاتها، فإن العلامات الحسابية لـ ΔV ولـ "w" ستظل دوماً معكوسة:

Eq3

يؤدي استبدال هذه المعادلة وتعريف الطاقة الداخلية عند الضغط الثابت (ΔE = qp + w) في معادلة التغير في المحتوى الحراري إلى:

Eq4

حيث أن qp هو حرارة التفاعل في ظل ظروف الضغط المستمر.  

وهكذا، إذا تم تنفيذ عملية كيميائية أو فيزيائية بضغط ثابت مع العمل الوحيد الذي تم إنجازه نتيجة للتوسع أو الانكماش (P-V عمل)، فإن التدفق الحراري (qp) والتغير في المحتوى الحراري (ΔH) للعملية متساويان.

تساوي الحرارة الناتجة عن تشغيل موقد بنسن التغير في المحتوى الحراري لتفاعل احتراق الميثان الذي يحدث منذ حدوثه في الضغط الثابت للغلاف الجوي. عادة ما يجري الكيميائيون تجارب في ظل ظروف جوية طبيعية، بضغط خارجي ثابت مع qp = ΔH، مما يجعل المحتوى الحراري الخيار الأكثر ملاءمة لتحديد التغيرات الحرارية للتفاعلات الكيميائية.

تشير القيمة السالبة للتغير في المحتوى الحراري، ΔH < 0، إلى تفاعل طارد للحرارة (الحرارة المعطاة للبيئة المحيطة)؛ وتشير القيمة الموجبة، ΔH > 0، إلى تفاعل طارد للحرارة (الحرارة الممتصة من المحيط). إذا تم عكس اتجاه المعادلة الكيميائية، يتم تغيير العلامة الحسابية لـ ΔH (العملية الماصة للحرارة في اتجاه واحد طارد للحرارة في الاتجاه المعاكس).

من الناحية المفاهيمية، ΔE (مقياس الحرارة والعمل) و ΔH (مقياس الحرارة عند ضغط ثابت) كلاهما يمثّلان التغيرات في وظيفة الحالة للنظام. في العمليات التي يكون فيها تغير الحجم، ΔV صغيراً (انصهار الجليد)، يكون ΔE و ΔH متطابقين. ومع ذلك، إذا كان التغير في الحجم كبيراً (تبخر الماء)، فسيكون مقدار الطاقة المنقولة كعمل غير مهمل؛ وبالتالي، تكون قيم كل من ΔE وΔH مختلفة بشكل كبير.

هذا النص مقتبس من Openstax, Chemistry 2e, Section 5.3: Enthalpy.


قراءات مُقترحة

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter