Πώς χρησιμοποιείται η στοιχειομετρία για τον υπολογισμό της ενέργειας όταν μια μάζα υγρών παγώνει;

Η ίδια η στοιχειομετρία δεν υπολογίζει άμεσα την ενέργεια που απελευθερώνεται κατά τη διάρκεια της κατάψυξης. Ωστόσο, διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο στη δημιουργία του υπολογισμού παρέχοντας τη μοριακή ενθαλπία , που είναι η απαιτούμενη βασική θερμοδυναμική τιμή.

Δείτε πώς λειτουργεί:

1. στοιχειομετρία και μοριακή ενθαλπία σύντηξης:

- Η στοιχειομετρία ασχολείται με τις ποσοτικές σχέσεις μεταξύ αντιδραστηρίων και προϊόντων σε χημικές αντιδράσεις.

- Όταν ένα υγρό παγώνει, υφίσταται μια αλλαγή φάσης από υγρό σε στερεό, που είναι μια φυσική διαδικασία, όχι μια χημική αντίδραση.

- Ωστόσο, η διαδικασία εξακολουθεί να περιλαμβάνει μια καθορισμένη ενεργειακή αλλαγή ανά γραμμομόριο ουσίας. Αυτή η αλλαγή ενέργειας ονομάζεται molar ενθαλπία της σύντηξης (ΔHFUS) . Αντιπροσωπεύει την ποσότητα απορρόφησης θερμότητας (ενδοθερμική) όταν ένα μοσχάρι μιας ουσίας λιώνει ή η ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται (εξωθερμική) όταν παγώνει μία ουσία.

- Μπορείτε να βρείτε τη μοριακή ενθαλπία της σύντηξης για μια δεδομένη ουσία σε έναν πίνακα αναφοράς ή σε online βάση δεδομένων.

2. Υπολογισμός της αλλαγής ενέργειας χρησιμοποιώντας στοιχειομετρία:

- Ας υποθέσουμε ότι θέλετε να βρείτε την ενέργεια που απελευθερώνεται όταν «m» γραμμάρια υγρού πάγωμα.

- Πρέπει να μετατρέψετε τη μάζα της ουσίας ('m' γραμμάρια) σε moles χρησιμοποιώντας τη μοριακή μάζα ('m'):

- moles ουσίας =μάζα (g)/μοριακή μάζα (g/mol)

- Τώρα, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τη μοριακή ενθαλπία της σύντηξης (ΔHFUS) για να υπολογίσετε τη συνολική ενέργεια που απελευθερώνεται:

- Η ενέργεια απελευθερώνεται (j) =moles ουσίας × Δhfus (j/mol)

Παράδειγμα:

Ας υποθέσουμε ότι θέλετε να υπολογίσετε την ενέργεια που απελευθερώνεται όταν 10 γραμμάρια παγώσεων νερού.

1. Μοριακή μάζα νερού =18 g/mol

2.

3. Μοριακή ενθαλπία σύντηξης νερού =6,01 kJ/mol (ή 6010 J/mol)

4.

Ως εκ τούτου, 3365.6 j της ενέργειας θα απελευθερωθούν όταν 10 γραμμάρια παγωμένων νερού.

Συμπερασματικά, η στοιχειομετρία παρέχει τη μοριακή ενθαλπία της σύντηξης, η οποία είναι ζωτικής σημασίας για τον υπολογισμό της αλλαγής ενέργειας κατά τη διάρκεια της κατάψυξης. Αυτός ο υπολογισμός σάς επιτρέπει να προσδιορίσετε την ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται ή απορροφάται κατά τη διάρκεια μιας αλλαγής φάσης, επιτρέποντάς σας να κατανοήσετε και να προβλέψετε τις ενεργειακές αλλαγές που σχετίζονται με τις διαδικασίες κατάψυξης ή τήξης.