Εάν έχετε τη θερμότητα σχηματισμού μια ουσία σε δεδομένη θερμοκρασία, πώς υπολογίζετε τη διαφορετική θερμοκρασία της;
Γιατί ο άμεσος υπολογισμός δεν είναι δυνατός:
* Θερμότητα σχηματισμού είναι μια συγκεκριμένη τιμή σε συγκεκριμένη θερμοκρασία και πίεση (συνήθως τυποποιημένες συνθήκες:298 K και 1 atm). Αντιπροσωπεύει την αλλαγή ενθαλπίας όταν σχηματίζεται ένα mole της ουσίας από τα στοιχεία της στις τυποποιημένες καταστάσεις τους.
* Ενθαλπία είναι μια κατάσταση κατάστασης, που σημαίνει ότι εξαρτάται μόνο από τις αρχικές και τελικές καταστάσεις, όχι από τη διαδρομή που λαμβάνεται. Ωστόσο, η αλλαγή στην ενθαλπία (ΔH) εξαρτάται από την αλλαγή θερμοκρασίας.
Πώς να υπολογίσετε τη θερμότητα σχηματισμού σε διαφορετική θερμοκρασία:
1. Νόμος του Kirchhoff: Αυτός ο νόμος σας επιτρέπει να υπολογίσετε την αλλαγή στην ενθαλπία (και επομένως την αλλαγή στη θερμότητα του σχηματισμού) σε ένα εύρος θερμοκρασίας. Δηλώνει:
`` `
ΔΗ (Τ2) =ΔH (T1) + ∫ (T1 έως T2) CP DT
`` `
Οπου:
* ΔH (T2) είναι η αλλαγή ενθαλπίας (ή θερμότητα σχηματισμού) σε θερμοκρασία T2
* ΔH (Τ1) είναι η αλλαγή ενθαλπίας (ή θερμότητα σχηματισμού) στη θερμοκρασία T1
* Το CP είναι η μοριακή θερμική ικανότητα σε σταθερή πίεση της ουσίας. Αυτή η τιμή μπορεί να ποικίλει ανάλογα με τη θερμοκρασία, οπότε ίσως χρειαστεί να χρησιμοποιήσετε μια μέση τιμή ή μια πιο λεπτομερή εξίσωση για το CP.
2. Διαδικασία:
* Αποκτήστε τιμές CP: Βρείτε τη μοριακή θερμική ικανότητα της ουσίας σε σταθερή πίεση (CP) πάνω από το εύρος θερμοκρασιών. Μπορείτε να βρείτε αυτές τις τιμές σε πίνακες ή βάσεις δεδομένων.
* Ενσωμάτωση: Ενσωματώστε τις τιμές CP σε σχέση με το εύρος θερμοκρασίας (T1 έως T2). Εάν το CP είναι σταθερό, η ενσωμάτωση είναι απλή. Εάν ποικίλλει ανάλογα με τη θερμοκρασία, ίσως χρειαστεί να χρησιμοποιήσετε αριθμητικές μεθόδους ή μια εξίσωση για CP που ενσωματώνει την εξάρτηση από τη θερμοκρασία.
* Υπολογίστε ΔH (T2): Αντικαταστήστε τις τιμές στην εξίσωση του Kirchhoff για να υπολογίσετε τη θερμότητα σχηματισμού στη νέα θερμοκρασία.
Παράδειγμα:
Ας υποθέσουμε ότι έχετε την τυπική θερμότητα σχηματισμού (ΔHF °) του CO2 στα 298 Κ. Θέλετε να βρείτε τη θερμότητα σχηματισμού στα 500 K.
1. Αποκτήστε τιμές CP: Αναζητήστε τη μέση τιμή CP για CO2 μεταξύ 298 K και 500 K.
2. Ενσωμάτωση: Υπολογίστε το ολοκλήρωμα της CP πάνω από το εύρος θερμοκρασίας (298 K έως 500 K).
3. Εφαρμόστε το νόμο του Kirchhoff: Προσθέστε το αποτέλεσμα της ενσωμάτωσης στην τυπική θερμότητα του σχηματισμού CO2 (ΔHF °).
Σημαντικές εκτιμήσεις:
* Ακρίβεια του CP: Η ακρίβεια της υπολογισμένης θερμότητας σχηματισμού εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την ακρίβεια των δεδομένων CP που χρησιμοποιείτε.
* Αλλαγές φάσης: Εάν η ουσία υποβληθεί σε αλλαγή φάσης (όπως τήξη ή βρασμό) εντός της περιοχής θερμοκρασίας, πρέπει να υπολογίσετε την αλλαγή ενθαλπίας που σχετίζεται με αυτή τη μετάβαση φάσης.
* σύνθετες αντιδράσεις: Για αντιδράσεις με πολλαπλά αντιδραστήρια και προϊόντα, πρέπει να εφαρμόσετε το νόμο του Kirchhoff σε κάθε ουσία που εμπλέκεται στην αντίδραση.
Επιτρέψτε μου να ξέρω αν έχετε μια συγκεκριμένη ουσία και θερμοκρασίες που θέλετε να υπολογίσετε!
