نسخة الفيديو النصية
وجد أنه عند حرق 40.1 جرامًا من الميثان، 𝑀𝑟 يساوي 16.04 جرامًا لكل مول، ترتفع درجة حرارة 10 كيلوجرامات من الماء إلى 53 درجة سلزية. ما قيمة التغير في الإنثالبي المولي لاحتراق الميثان، لأقرب عدد صحيح؟ السعة الحرارية النوعية للماء 4.2 جول لكل جرام درجة سلزية.
يعد الاحتراق مثالًا على التفاعل الطارد للحرارة، وهو نوع من التفاعلات التي تطلق طاقة. في تجربة القياس الحراري، يمكن حرق الميثان في مسعر قنبلة. عند حدوث التفاعل، تنتقل طاقة حرارية من نظام التفاعل إلى الماء في الوسط المحيط. تعمل هذه الطاقة الحرارية على تسخين الماء، وهو ما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارته. لنفترض أن كل الطاقة الناتجة أثناء التفاعل تعمل فقط على تسخين الماء، ولا تفقد أي كمية من الطاقة في البيئة المحيطة.
يمكننا حساب الطاقة المنقولة أثناء التفاعل الكيميائي باستخدام المعادلة الظاهرة أمامنا؛ حيث 𝑞 هي الطاقة المنقولة بالجول. 𝑚 هي الكتلة بالجرام. 𝑐 هي السعة الحرارية النوعية. وΔ𝑡 هو التغير في درجة الحرارة بالدرجات السلزية. السعة الحرارية النوعية للمادة هي كمية الطاقة بالجول اللازمة لرفع درجة حرارة جرام واحد من المادة بمقدار درجة سلزية واحدة.
علمنا من المعطيات أن السعة الحرارية النوعية للماء تساوي 4.2 جول لكل جرام درجة سلزية. ونعلم أيضًا أن كتلة الماء تساوي 10 كيلوجرامات، والتغير في درجة حرارة الماء يساوي 53 درجة سلزية.
من المهم ملاحظة أن وحدات السعة الحرارية النوعية تتضمن الجرام، لكن كتلة الماء معطاة بالكيلوجرام. لذا دعونا نحول كتلة الماء إلى جرامات بالضرب في 1000 جرام لكل كيلوجرام، وهو ما يعطينا 10000 جرام.
يمكننا الآن التعويض بالقيم في المعادلة؛ لنجد أن قيمة 𝑞 تساوي 2226000 جول. هذه قيمة كبيرة للغاية يصعب التعامل معها؛ لذا دعونا نحولها مرة أخرى إلى وحدة الكيلو جول بالقسمة على 1000. إذن قيمة 𝑞 هي 2226 كيلو جول.
الآن بعد أن عرفنا كمية الحرارة المنقولة إلى الماء، نحتاج إلى حساب التغير في الإنثالبي المولي، وهو تغير الإنثالبي لكل مول من الميثان المحترق. يمكننا حساب عدد مولات الميثان بقسمة كتلة الميثان على كتلته المولية. علمنا من المعطيات أن كتلة الميثان تساوي 40.1 جرامًا، والكتلة المولية 16.04 جرامًا لكل مول. بإجراء القسمة نحصل على عدد مولات الميثان. يمكننا الآن حساب التغير في الإنثالبي المولي عن طريق قسمة كمية الطاقة المنقولة أثناء التفاعل، التي تساوي 2226 كيلو جول، على عدد مولات الميثان.
الآن بعد أن حسبنا التغير في الإنثالبي المولي، علينا تقريب الإجابة إلى أقرب عدد صحيح. بعد التقريب، نحصل على 890 كيلو جول لكل مول. وأخيرًا علينا التفكير في الإشارة المناسبة لهذه القيمة. تستخدم إشارة موجبة في التفاعلات الماصة للحرارة للإشارة إلى أن النظام يمتص الطاقة من الوسط المحيط. وتستخدم إشارة سالبة في التفاعلات الطاردة للحرارة للإشارة إلى أن النظام يفقد أو يطلق الطاقة إلى الوسط المحيط. تفاعل الاحتراق هو تفاعل طارد للحرارة، ونعلم أن الحرارة انتقلت إلى الماء. لذا علينا استخدام إشارة سالبة.
ومن ثم فإن التغير في الإنثالبي المولي لاحتراق الميثان يساوي سالب 890 كيلو جول لكل مول.
