समाधान की गर्मी: इसकी गणना कैसे की जाती है, अनुप्रयोग और अभ्यास - शारीरिक - 2025

घोल की ऊष्मा या घोल की उष्मा वह ऊष्मा होती है जो स्थिर दाब की स्थिति में विलायक में एक निश्चित मात्रा में विलेय की विघटन प्रक्रिया के दौरान अवशोषित या छोड़ी जाती है।

जब एक रासायनिक प्रतिक्रिया होती है, तो ऊर्जा को दोनों पदार्थों को बनाने और नए पदार्थों के निर्माण की अनुमति देने वाले बंधनों को तोड़ने के लिए आवश्यक होता है। इन प्रक्रियाओं को करने के लिए जो ऊर्जा प्रवाहित होती है, वह ऊष्मा है और थर्मोकैमिस्ट्री विज्ञान की वह शाखा है जो उनके अध्ययन के लिए जिम्मेदार है।

स्रोत: Pixnio

जब तक तापीय धारिता शब्द का उपयोग किया जाता है, इसका उपयोग गर्मी के प्रवाह को संदर्भित करने के लिए किया जाता है जब रासायनिक प्रक्रियाएं निरंतर दबाव की स्थितियों में होती हैं। इस शब्द के निर्माण का श्रेय डच भौतिक विज्ञानी हेइके कामेरलिंग ओन्स (1853 - 1926) को दिया जाता है, वही जिन्होंने सुपरकंडक्टिविटी की खोज की थी।

इसकी गणना कैसे की जाती है?

थैलेपी को खोजने के लिए, हमें ऊष्मप्रवैगिकी के पहले नियम से शुरू करना चाहिए, जो मानता है कि किसी प्रणाली की आंतरिक ऊर्जा internalU में भिन्नता अवशोषित गर्मी Q के कारण होती है और कुछ बाहरी एजेंट द्वारा इस पर काम किया जाता है:

जहां काम दबाव के उत्पाद के संपूर्ण आयतन और आयतन में अंतर को बदलने का नकारात्मक अभिन्न अंग है। यह परिभाषा बल के स्केलर उत्पाद के नकारात्मक अभिन्न और यांत्रिक कार्य में विस्थापन वेक्टर के बराबर है:

जब ऊपर उल्लिखित निरंतर दबाव की स्थिति लागू होती है, पी अभिन्न से बाहर जा सकता है; इसलिए काम है:

-थाली के लिए एक्सप्रेशन

यदि इस परिणाम को we U में प्रतिस्थापित किया जाता है तो हम प्राप्त करते हैं:

यू + पीवी की मात्रा को थैलेपी एच कहा जाता है, ताकि:

एनथेल्पी को जूल में मापा जाता है, क्योंकि यह ऊर्जा है।

समाधान

एक समाधान के प्रारंभिक घटक विलेय और विलायक हैं, और उनके पास एक मूल थैलीपी है। जब यह विघटन होता है, तो इसकी अपनी मर्जी होती है।

इस मामले में, जूल में परिवर्तन के रूप में व्यक्त किया जा सकता है:

या तो मानक थैलेपी रूप में inH ^ओ, जहां परिणाम जूल / मोल में होता है

यदि प्रतिक्रिया गर्मी देती है, तो negativeH का चिन्ह ऋणात्मक (एक्सोथर्मिक प्रक्रिया) है, यदि यह गर्मी (एंडोथर्मिक प्रक्रिया) को अवशोषित करता है तो संकेत सकारात्मक होगा। और स्वाभाविक रूप से, समाधान के मूल्य थैलेपी अंतिम समाधान की एकाग्रता पर निर्भर करेगा।

अनुप्रयोग

कई आयनिक यौगिक ध्रुवीय सॉल्वैंट्स में घुलनशील होते हैं, जैसे पानी। पानी या नमकीन में नमक (सोडियम क्लोराइड) के घोल आम उपयोग में हैं। अब, समाधान की तापीय धारिता को दो ऊर्जाओं के योगदान के रूप में माना जा सकता है:

- विलेय-विलेय और विलायक-विलायक बांड को तोड़ने के लिए

- दूसरा यह है कि नए विलेय-विलायक बांड के गठन में आवश्यक है।

पानी में एक आयनिक नमक के विघटन के मामले में, पानी के मामले में, समाधान बनाने के लिए ठोस और जलयोजन की थैली की तथाकथित जाली को जानना आवश्यक है। यदि यह पानी नहीं है, तो इसे सॉल्वैंशन की थैलीपी कहा जाता है।

जालीदार थैलेपी आयनिक नेटवर्क के टूटने के लिए आवश्यक ऊर्जा है और गैसीय आयनों का निर्माण करती है, एक प्रक्रिया जो हमेशा एंडोथर्मिक होती है, चूंकि ठोस को अपने घटक आयनों में अलग करने और उन्हें गैसीय अवस्था में लाने के लिए ऊर्जा की आपूर्ति की जानी चाहिए।

दूसरी ओर, जलयोजन प्रक्रियाएं हमेशा एक्ज़ोथिर्मिक होती हैं, क्योंकि हाइड्रेटेड आयन गैसीय अवस्था में आयनों की तुलना में अधिक स्थिर होते हैं।

इस तरह, समाधान का निर्माण एक्ज़ोथिर्मिक या एंडोथर्मिक हो सकता है, इस पर निर्भर करता है कि विलेय के आयनिक जाली के टूटने से हाइड्रेशन प्रदान करने की तुलना में अधिक या कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

कैलोरीमीटर के साथ माप

व्यवहार में एक कैलोरीमीटर में inH को मापना संभव है, जिसमें मूल रूप से एक थर्मामीटर और सरगर्मी रॉड से लैस एक अछूता कंटेनर होता है।

कंटेनर के लिए, पानी लगभग हमेशा इसमें डाला जाता है, जो कि कैलोरीमीटर तरल समता है, क्योंकि इसके गुण सभी तरल पदार्थों के लिए सार्वभौमिक संदर्भ हैं।

लावोइसेयर द्वारा उपयोग किया जाने वाला पुराना कैलोरीमीटर। स्त्रोत: गुस्तावोकार्रा

बेशक कैलोरीमीटर की सामग्री पानी के अलावा, हीट एक्सचेंज में भी शामिल है। लेकिन पूरी विधानसभा की ऊष्मा क्षमता, जिसे कैलीमीटर स्थिर कहा जाता है, को प्रतिक्रिया से अलग-अलग निर्धारित किया जा सकता है और फिर जब यह होता है तब इसे ध्यान में रखा जाता है।

ऊर्जा संतुलन इस प्रकार है, इस शर्त को याद रखना कि सिस्टम में कोई ऊर्जा रिसाव नहीं हैं:

- तरल पानी बनता है:

½ ओ ₂ + ₂ एच ₂ → एच ₂ ओ _तरल; Δ एच ^ओ = -285.9 केजे / मोल

- अब आपको समाधान तैयार करना है:

_ठोस K + H ₂ O → ₂ H ₂ + _जलीय KOH; Δ एच ^ओ = -2011 केजे / मोल

ध्यान दें कि KOH के विघटन के लक्षण का संकेत उलटा हुआ है, जो हेस के नियम के कारण होता है: जब अभिकारकों को उत्पादों में परिवर्तित किया जाता है, तो थैलीसी परिवर्तन परिवर्तन के बाद के चरणों पर निर्भर नहीं करता है और जब समीकरण को उलटने की आवश्यकता होती है।, जैसा कि इस मामले में, थैलेपी परिवर्तन संकेत करता है।

ऊर्जा संतुलन आधिभौतिकी का बीजीय योग है:

-उपचार 2

अगली प्रतिक्रिया के लिए समाधान की थैली एक निरंतर दबाव कैलोरीमीटर में निर्धारित की जाती है और कैलोरीमीटर निरंतर 342.5 J / K के रूप में जाना जाता है। जब सोडियम सल्फेट Na ₂ SO _{4 का} 1.423 ग्राम को 100.34 ग्राम पानी में घोल दिया जाता है, तो तापमान परिवर्तन 0.037 K होता है। इन आंकड़ों से Na ₂ SO ₄ के समाधान की मानक थैलेपी की गणना करें ।

उपाय

समाधान की मानक एन्टालपी ऊपर दिए गए समीकरण से हल की गई है:

सोडियम सल्फेट के लिए: M _s = 142.04 g / mol; एम _एस = १.४२३ जी

और पानी के लिए: एम _पानी = 100.34 ग्राम; एम _पानी = 18.02 ग्राम / मोल; सी _{पानी; एम} = 75.291 जे / के मोल

Δ टी = 0.037 के

सी _{कैलोरीमीटर} = 342.5 जे / के

संदर्भ

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