نسخة الفيديو النصية
يجهز طالب تجربة باستخدام القياس الحراري ليقيس تغير الإنثالبي لأحد تفاعلات التعادل. بدلًا من استخدام كوب من البولي ستايرين، قرر الطالب استخدام كأس زجاجية. كيف سيؤثر ذلك على نتائج التجربة؟ أ: تسبب الزيادة في درجة الحرارة حدوث تشقق في الكأس الزجاجية. ب: التغير في درجة الحرارة يكون أقل؛ حيث يفقد قدر أكبر من الطاقة عبر الكأس الزجاجية إلى الوسط المحيط. ج: التغير في درجة الحرارة يكون أكبر؛ حيث تكون الكأس الزجاجية أكثر عزلًا من كوب البولي ستايرين. د: كتلة الكأس الزجاجية أكبر من كتلة كوب البولي ستايرين؛ ومن ثم تكون كمية الطاقة الحرارية المنتقلة أكبر. هـ: التفاعل يكون أسرع في الكأس الزجاجية، وهو ما يتسبب في ازدياد سرعة التغير في درجة الحرارة.
في هذا السؤال، نريد معرفة كيفية تأثير استخدام كأس زجاجية على نتائج تجربة تتضمن تغيرًا في الإنثالبي. دعونا نفرغ بعض المساحة لنتناول هذه التجربة بمزيد من التفصيل.
تغير الإنثالبي هو التغير في طاقة نظام ما، ويكون نتيجة لحدوث عملية فيزيائية أو كيميائية. تقيس التجربة لدينا تغير الإنثالبي لتفاعل كيميائي يسمى التعادل. وعند حدوث التفاعلات الكيميائية قد تمتص كمية صافية من الطاقة أو تنبعث إلى الوسط المحيط. عندما يتفاعل حمض مع قاعدة، من المحتمل أن تنبعث طاقة إلى الوسط المحيط في صورة حرارة. بعبارة أخرى، يمكننا قول إن تفاعلات التعادل تكون بوجه عام طاردة للحرارة.
إذا أردنا قياس الحرارة المنبعثة من المحلول بدقة أثناء حدوث التفاعل، فعلينا إيجاد طريقة لمنع تسرب الحرارة. يمكننا استخدام مسعر حراري لقياس الطاقة الحرارية المنتقلة خلال حدوث تغير كيميائي أو فيزيائي. والمسعر الحراري البسيط يستخدم عادة كوبًا من البولي ستايرين يوضع داخل كأس زجاجية للدعم ويغلق بغطاء. وفي أغلب الأحيان يقلب التفاعل ويوضع ترمومتر عبر الغطاء بحيث تكون بصيلة الترمومتر أسفل سطح خليط التفاعل. ويمكن إيجاد التغير في درجة الحرارة الذي يحدث أثناء التفاعل بطرح القراءة الأولية لدرجة الحرارة قبل بدء التفاعل من أقصى درجة حرارة وصل إليها التفاعل.
البولي ستايرين هو مادة عازلة، وهذا يعني أنها لا توصل الحرارة بشكل جيد. بمعنى آخر، إنها قادرة على منع خروج الحرارة المنبعثة من تفاعل التعادل من الكوب. وعلى العكس، فإن الزجاج ليس عازلًا جيدًا مثل البولي ستايرين. حتى عند استخدام غطاء، ستنبعث مزيد من الحرارة من المحلول إلى الوسط المحيط خارج الكأس الزجاجية. وإذا حدث ذلك، فإن أقصى درجة حرارة يصل إليها التفاعل ستكون أقل. وعليه، سيكون التغير في درجة الحرارة أقل أيضًا.
والآن بعد أن فهمنا بشكل أفضل كيفية تأثير استخدام الكأس الزجاجية على نتائج هذه التجربة، دعونا نسترجع خيارات الإجابة التي لدينا على الشاشة. بما أن الطالب قرر استخدام كأس زجاجية، فإن التغير في درجة الحرارة يكون أقل؛ حيث يفقد قدر أكبر من الطاقة عبر الكأس الزجاجية إلى الوسط المحيط. إذن، الإجابة الصحيحة هي الخيار ب.
