Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

6.9: قياس الحجم الثابت
فهرس المحتويات

JoVE Core
Chemistry

This content is Free Access.

Education
Constant Volume Calorimetry
 
نسخة طبق الأصل

6.9: قياس الحجم الثابت

يكون محيط الكالوريميتر مفيداً في تحديد الحرارة المنبعثة أو الممتصة بواسطة التفاعل الكيميائي. تم تصميم محيط كوب القهوة للعمل بضغط ثابت (جوي) وهو مناسب لقياس تدفق الحرارة (أو التغير في المحتوى الحراري) الذي يصاحب العمليات التي تحدث في المحلول عند ضغط ثابت. يستخدم نوع مختلف من المسعر يعمل بحجم ثابت، يُعرف بالعامية باسم مسعر القنبلة، لقياس الطاقة الناتجة عن التفاعلات التي تنتج كميات كبيرة من الحرارة والمنتجات الغازية، مثل تفاعلات الاحتراق. (يأتي مصطلح “قنبلة” من الملاحظة التي تؤكد أن ردود الفعل هذه قد تكون قوية بالقدر الكافي لكي تشبه التفجيرات التي قد تلحق الضرر بمحيط آخر).  

يشير القانون الأول للديناميكا الحرارية إلى أن التغير في الطاقة الداخلية (ΔE) للتفاعل هو مجموع الحرارة (q) والعمل (w). 

Eq1

في التفاعلات الغازية، يكون العمل المنجز من نوع حجم الضغط، مما يؤدي إلى تغييرات في حجم التفاعل.  

Eq1

تم تصميم محيط القنبلة بحيث يعمل بحجم ثابت، بحيث لا يُسمح بتغيير حجم التفاعل (ΔV = 0).  

Eq1

لذلك، فإن العمل المنجز هو صفر، والحرارة qv التي تم قياسها باستخدام مسعر قنبلة تعادل التغير في الطاقة الداخلية للتفاعل.

Eq1

يتكون مسعر القنبلة من حاوية فولاذية قوية تحتوي على المواد المتفاعلة، وهي نفسها مغمورة في الماء. يتم وضع العينة في القنبلة، التي يتم تعبئتها بعد ذلك بالأكسجين عند الضغط العالي. تُستخدم شرارة كهربية صغيرة لإشعال العينة. تمتص قنبلة الصلب والمياه المحيطة الطاقة الناتجة عن التفاعل. يتم قياس الزيادة في درجة الحرارة (ΔT)، ويتم استخدامها مع السعة الحرارية المعروفة للمسعر (Ccal) لحساب الحرارة الممتصة بواسطة مجموعة المسعر بالكامل (qcal). 

Eq1

بما أن المسعر معزول ولا يتم فقدان الحرارة على البيئة، فإن الحرارة التي يكسبها المسعر تساوي الحرارة المنبعثة من التفاعل.

Eq1

نظراً لظروف الحجم الثابتة، تتوافق الحرارة التي تطورت في التفاعل مع تغير الطاقة الداخلي.

Eq1

هذا هو تغير الطاقة الداخلي للكمية المحددة من المادة المتفاعلة التي تخضع للاحتراق. يتم الحصول على قيمة كل مول لمتفاعل معين عن طريق قسمة القيمة على عدد المولات التي تفاعلت فعلياً.

يتطلب محيط القنبلة المعايرة لتحديد سعة حرارة المسعر وضمان الحصول على نتائج دقيقة. يتم إجراء المعايرة باستخدام تفاعل مع كمية معروفة من حمض البنزويك (q)، مثل الكمية المقيسة التي يتم إشعالها بواسطة شرارة من سلك منصهر النيكل الذي يتم وزنه قبل التفاعل وبعده. يُستخدم تغير درجة الحرارة الناتج عن التفاعل المعروف لتحديد سعة الحرارة في المسعر. يتم إجراء المعايرة بشكل عام في كل مرة قبل استخدام المسعر لجمع بيانات الأبحاث.

هذا النص مقتبس من Openstax, Chemistry 2e, Section 5.2: Calorimetry.


قراءات مُقترحة

Tags

Constant Volume Calorimetry Internal Energy Change Heat Transfer Work Measurement Gaseous Chemical Reactions Bomb Calorimeter Coffee Cup Calorimeter Naphthalene Combustion Reaction Surroundings Temperature Change Heat Capacity

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

Waiting X
Simple Hit Counter