ตัวอย่างของปัญหาการฝึกฝนกระบวนการดูดความร้อนคืออะไร?

คำตอบยาว ๆ. นี่คือคำถามที่คุณอาจได้รับจากปัญหากระบวนการดูดความร้อน:

คุณจะได้รับปฏิกิริยาเคมีต่อไปนี้

#N_ (2 (g)) + O_ (2 (g)) -> 2NO _ ((g)) #

ให้คำอธิบายว่าทำไมปฏิกิริยานี้ถึงดูดความร้อน (ทั้งแนวคิดและคณิตศาสตร์)

ปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นเองที่ 298 K?

ถ้าไม่มันจะเกิดขึ้นเองที่อุณหภูมิเท่าไหร่?

ข้อมูลที่ได้รับ: # DeltaH_f ^ @ = +90.4 "kJ / mol" # สำหรับ # NO # และ #DeltaS _ ("ปฏิกิริยา") = 24.7 "J / K" #

เรามาเริ่มด้วยคณิตศาสตร์กันเลยดีกว่า ปฏิกิริยานี้ถูกกล่าวว่าเป็น endothermic ถ้าการเปลี่ยนแปลงในเอนทัลปี #DeltaH _ ("ปฏิกิริยา") #เป็นบวก เราสามารถคำนวณการเปลี่ยนแปลงนี้ในเอนทาลปีจากข้อมูลที่ให้เรา

#DeltaH _ ("ปฏิกิริยา") = "2 โมล NO" * 90.4 (kJ) / (mol) - ("1 โมล" N_2) * 0 (kJ) / (โมล) - ("1 โมล" O_2) * 0 (กิโลจูล) / (mol) #

#DeltaH _ ("ปฏิกิริยา") = "2 โมล NO" * 90.4 (kJ) / (mol) = 180.8 # # "# กิโลจูล

เคล็ดลับที่นี่จะต้องตระหนักถึงความจริงที่ว่าเอนทัลปีของการก่อตัว#DeltaH_f ^ @ #) สำหรับองค์ประกอบคือศูนย์

ตั้งแต่ #DeltaH _ ("ปฏิกิริยา")> 0 #ปฏิกิริยาจะดูดความร้อนแน่นอน

ในความคิดปฏิกิริยานี้เป็นปฏิกิริยาดูดความร้อนแม้จะมีความจริงที่ว่าพันธะ (ระหว่าง # N # และ # O #) เกิดขึ้น; สิ่งนี้เกิดขึ้นเพราะ # n_2 # โมเลกุลมีอะตอมสองอันที่ถูกพันธะกับ พันธบัตรสามชั้นที่แข็งแกร่งมาก ซึ่งหมายความว่า พลังงานมากขึ้น จะต้องใส่ลงไปในการทำลายความผูกพันนี้กว่าปล่อยเมื่อ # NO # โมเลกุลเกิดขึ้น

ตอนนี้เพื่อให้ปฏิกิริยาเกิดขึ้นเองสัญลักษณ์ของ # DeltaG # - พลังงานกิ๊บส์ฟรี - ต้องเป็น เชิงลบ ที่อุณหภูมิที่กำหนด

ดังนั้นเราสามารถกำหนดความเป็นธรรมชาติของปฏิกิริยานี้ได้โดยการใช้

#DeltaG _ ("ปฏิกิริยา") = DeltaH _ ("ปฏิกิริยา") - T * DeltaS _ ("ปฏิกิริยา") #

#DeltaG _ ("ปฏิกิริยา") = 180.8 * 10 ^ 3 J - 298 K * 24.71 * J / K = 173.4 kJ #

ปฏิกิริยาจะไม่เกิดขึ้นเอง ณ อุณหภูมินี้ เราสามารถกำหนดได้ว่าอุณหภูมิใดที่ปฏิกิริยาจะเริ่มขึ้นเองโดยการตั้งค่า #DeltaG _ ("ปฏิกิริยา") = 0 #.

# 0 = DeltaH _ ("ปฏิกิริยา") - T * DeltaS _ ("ปฏิกิริยา") #

#T = (DeltaH _ ("ปฏิกิริยา")) / (DeltaS _ ("ปฏิกิริยา")) = (180.8 * 10 ^ 3 J) / (24.71J / K) = 7317K #

ปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นเองที่ #7317# # "K" #.

โดยสรุปแล้วคำถามเกี่ยวกับกระบวนการดูดความร้อนหรือกระบวนการคายความร้อนหมุนรอบตัว # DeltaH #, # # สันดอนและ # DeltaG # - หากความเป็นธรรมชาติของปฏิกิริยาเกิดขึ้น