ثاني أكسيد الكربون هو أحد أكثر الغازات شيوعا في الطبيعة. يتكون من احتراق المواد العضوية ، وتنفس النباتات والحيوانات ، وكذلك نتيجة للنشاط البشري. غالبا ما يستخدم في الصناعة والطب والزراعة. السؤال الذي يطرح نفسه: ما مقدار الحرارة اللازمة لتسخين كمية معينة من ثاني أكسيد الكربون?
لحساب كمية الحرارة اللازمة لتسخين ثاني أكسيد الكربون ، من الضروري معرفة كتلته المولية والتغير في درجة حرارته. الكتلة المولية لثاني أكسيد الكربون (ثاني أكسيد الكربون2) حوالي 44 جم/مول. يمكن تحديد تغير درجة الحرارة من خلال معرفة درجة الحرارة الأولية والنهائية للغاز.
يمكن تحديد التأثير الحراري لثاني أكسيد الكربون بالتسخين باستخدام معادلة نقل الحرارة: ف = ماك أوكت ، أين ف هي الحرارة ، م هي كتلة الغاز ، ج هي الحرارة النوعية للغاز ، أوكت هو تغير درجة الحرارة.
- ما مقدار الحرارة اللازمة للتسخين 3 مول من ثاني أكسيد الكربون?
- الخصائص الفيزيائية لثاني أكسيد الكربون
- صيغة حساب الحرارة المطلوبة
- توضيح البيانات للحساب
- معاملات السعة الحرارية
- حساب الحرارة المطلوبة
- مثال الحساب
- سؤال وجواب
- ما هي الكمية المطلوبة من الحرارة لتسخين ثاني أكسيد الكربون?
- ما مقدار الحرارة اللازمة لتسخين ثلاث مولات من ثاني أكسيد الكربون?
- مقدار الحرارة اللازمة للتسخين 3 مول من ثاني أكسيد الكربون إذا تغيرت درجة حرارته 10 درجات?
ما مقدار الحرارة اللازمة للتسخين 3 مول من ثاني أكسيد الكربون?
لتحديد مقدار الحرارة اللازمة لتسخين 3 مول من ثاني أكسيد الكربون ، تحتاج إلى معرفة قيمة السعة الحرارية لهذا الغاز. السعة الحرارية هي كمية الحرارة التي يجب نقلها إلى مادة لزيادة درجة حرارتها بمقدار 1 درجة مئوية.
بالنسبة لثاني أكسيد الكربون ، يشار عادة إلى السعة الحرارية بوحدات ي / (مول * ك) - جول لكل مول ولكل كلفن. تعتمد السعة الحرارية على الظروف ، مثل الضغط ودرجة الحرارة.
إذا كانت السعة الحرارية لثاني أكسيد الكربون معروفة في ظل ظروف معينة ، يتم استخدام الصيغة التالية لحساب كمية الحرارة:
كمية الحرارة (ف) = السعة الحرارية (ج) * تغير درجة الحرارة ( Δ) * كمية المادة (ن)
في هذه الحالة ، نعلم أن كمية المادة (ن) هي 3 مول.
نحتاج أيضا إلى معرفة تغير درجة الحرارة وما هي السعة الحرارية (ج) التي يجب استخدامها. قد تختلف هذه القيم اعتمادا على شروط المهمة.
يوضح الجدول أدناه السعة الحرارية لثاني أكسيد الكربون في ظل ظروف مختلفة:
| الشروط | السعة الحرارية (ج) |
|---|---|
| في الضغط المستمر (حزب المحافظين) | 7.5 ي / (مول * ك) |
| في حجم ثابت (السيرة الذاتية) | 5.0 ي / (مول * ك) |
باستخدام السعة الحرارية المناسبة وتغير درجة الحرارة ، يمكننا حساب كمية الحرارة اللازمة لتسخين 3 مول من ثاني أكسيد الكربون.
الخصائص الفيزيائية لثاني أكسيد الكربون
ثاني أكسيد الكربون (ثاني أكسيد الكربون2) مادة كيميائية تتكون من ذرة كربون واحدة وذرتي أكسجين. إنه أحد الغازات الرئيسية في الغلاف الجوي للأرض ويلعب دورا مهما في مجموعة متنوعة من العمليات ، بما في ذلك تنفس النبات والاحتراق وامتصاص أعماق البحار. ثاني أكسيد الكربون في جورينيه هو أيضا أحد الغازات الرئيسية المسببة لظاهرة الاحتباس الحراري.
فيما يلي بعض الخصائص الفيزيائية لثاني أكسيد الكربون:
- الشكل واللون: ثاني أكسيد الكربون غاز عديم اللون والرائحة. لها شكل غازي وليس لها شكل محدد.
- الكثافة: تبلغ كثافة ثاني أكسيد الكربون حوالي 1.98 كجم لكل متر مكعب في الظروف العادية (0 درجة مئوية ، 1 ضغط جوي).
- درجة الحرارة: نقطة التجمد لثاني أكسيد الكربون هي -78.5 درجة مئوية ، ونقطة الغليان هي -78.5 درجة مئوية عند الضغط العادي.
- الذوبان: ثاني أكسيد الكربون قابل للذوبان بدرجة عالية في الماء. الماء لديه القدرة على امتصاص ثاني أكسيد الكربون وتشكيل حمض معه-حمض الكربونيك. لوحظت هذه الظاهرة في المحيطات ، حيث تمتص مياه المحيط معظم ثاني أكسيد الكربون المنبعث من الغلاف الجوي.
- انتظام الغاز: يخضع ثاني أكسيد الكربون لمعادلة حالة الغاز المثالي-معادلة فان دير فال ، التي تصف سلوكه في ظل ظروف مختلفة من درجة الحرارة والضغط.
دراسة الخصائص الفيزيائية لثاني أكسيد الكربون مهمة لفهم دوره في العمليات الطبيعية والصناعية. تساعد معرفة هذه الخصائص العلماء على فهم تغير المناخ بشكل أفضل وتطوير طرق للتحكم في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون ، خاصة في سياق تغير المناخ.
صيغة حساب الحرارة المطلوبة
لحساب الحرارة المطلوبة لتسخين 3 مول من ثاني أكسيد الكربون ، يمكنك استخدام الصيغة:
س = ن * كب * Δ
أين:
- س هي كمية الحرارة المطلوبة للتدفئة (في ي)
- ن هي كمية المادة (في الشامات)
- كب هو السعة الحرارية للمادة (في ي / مول * ك)
- أومت هو تغير درجة الحرارة (في ك)
دعنا نوضح قيم هذه المهمة:
- ن = 3 مول (كمية ثاني أكسيد الكربون)
- كب هو السعة الحرارية لثاني أكسيد الكربون (يمكنك العثور عليه في جدول البيانات أو استخدام متوسط السعة الحرارية للغازات يساوي تقريبا 29.1 جول/مول·ك)
- أومت هو تغير درجة الحرارة (الفرق بين درجة الحرارة الأولية والنهائية)
استبدال القيم في الصيغة ، يمكنك حساب الكمية المطلوبة من الحرارة لتسخين 3 مول من ثاني أكسيد الكربون.
توضيح البيانات للحساب
لحساب الكمية المطلوبة من الحرارة لتسخين 3 مول من ثاني أكسيد الكربون ، يجب مراعاة العوامل التالية:
- الكتلة المولية لثاني أكسيد الكربون:
- السعة الحرارية لثاني أكسيد الكربون:
- تغير درجة الحرارة:
للحساب الصحيح للحرارة ، من الضروري معرفة الكتلة المولية لثاني أكسيد الكربون. تبلغ قيمة الكتلة المولية لثاني أكسيد الكربون حوالي 44 جم / مول.
تعد السعة الحرارية لثاني أكسيد الكربون معلمة مهمة لحساب الكمية المطلوبة من الحرارة. السعة الحرارية لثاني أكسيد الكربون عند الضغط المستمر(كب) تساوي تقريبا 39 جول/(مول·ك) ، وفي حجم ثابت(كف) يساوي تقريبا 29 جول/(مول·ك).
لحساب كمية الحرارة ، من الضروري معرفة درجات الحرارة الأولية والنهائية لثاني أكسيد الكربون. سيتم استخدام الفرق بين درجة الحرارة الأولية والنهائية في صيغة الحساب.
باستخدام هذه البيانات ، من الممكن حساب كمية الحرارة المطلوبة لتسخين 3 مول من ثاني أكسيد الكربون باستخدام الصيغة التالية:
| س = ن * كب * Δ |
أين:
- س هي كمية الحرارة (بالجول);
- ن هي كمية المادة (في الشامات);
- كب هو السعة الحرارية في ضغط مستمر;
- أوشت هو الفرق في درجة الحرارة.
وبالتالي ، من أجل حساب الكمية المطلوبة من الحرارة لتسخين 3 مول من ثاني أكسيد الكربون ، من الضروري توضيح قيم الكتلة المولية لثاني أكسيد الكربون والسعة الحرارية وفرق درجة الحرارة.
معاملات السعة الحرارية
معاملات السعة الحرارية (المعروف أيضا باسم كب و كف) هي المعلمات الهامة التي تميز الخصائص الحرارية للمادة. أنها تحدد كمية الحرارة المطلوبة لتغيير درجة حرارة المادة.
يعرف معامل السعة الحرارية عند الضغط المستمر بأنه كمية الحرارة المطلوبة لتسخين وحدة من مادة ما بمقدار درجة مئوية واحدة عند الضغط المستمر. كب يعتمد على درجة الحرارة ويمكن أن تتغير مع تغيير في هذه المعلمة.
يعرف معامل السعة الحرارية عند الحجم الثابت (السيرة الذاتية) على أنه كمية الحرارة المطلوبة لتسخين وحدة من المادة بمقدار درجة مئوية واحدة عند الحجم الثابت. على عكس كب ، السيرة الذاتية لا تعتمد على الضغط ، ولكن فقط على درجة الحرارة.
يمكن استخدام معاملات السعة الحرارية لحساب كمية الحرارة اللازمة لتسخين أو تبريد مادة ما.
بالنسبة لثاني أكسيد الكربون (ثاني أكسيد الكربون2) ، قد تختلف قيم معاملات السعة الحرارية كب والسيرة الذاتية ، لأنها تعتمد على درجة حرارة ودرجة حرية جزيئات الغاز.
| درجة الحرارة (C ج) | قيمة كب (ي / مول * ك) | قيمة السيرة الذاتية (ي / مول * ك) |
|---|---|---|
| 0 | 37.19 | 25.20 |
| 25 | 41.11 | 28.92 |
| 50 | 44.91 | 31.63 |
| 100 | 54.09 | 38.28 |
باستخدام هذه القيم والمعادلة ف = ن * Δ * كب ، من الممكن حساب كمية الحرارة المطلوبة لتسخين 3 مول من ثاني أكسيد الكربون.
حساب الحرارة المطلوبة
لحساب الحرارة المطلوبة لتسخين 3 مول من ثاني أكسيد الكربون ، يمكننا استخدام الصيغة التالية:
س = Δ * ن
أين س هي كمية الحرارة ، أوش هو التأثير الحراري للتفاعل ، ن هو عدد مولات المادة.
في هذه الحالة ، نعلم أن لدينا 3 مولات من ثاني أكسيد الكربون. يبقى فقط للعثور على التأثير الحراري للتفاعل.
يمكن العثور على التأثير الحراري للتفاعل بناء على معادلة التفاعل أو التأثيرات الحرارية المحددة المعروفة للتفاعلات. لنفترض أن لدينا معادلة التفاعل التالية لرد فعلنا:
كو2 (ز) - كو (ز) + 1/2 س2 (ز)
نظرا لأن ثاني أكسيد الكربون يتحلل إلى أول أكسيد الكربون والأكسجين ، فيمكننا استخدام تأثير التفاعل الحراري المعروف لهذه العملية:
أوش = -393.5 كيلو جول / مول
الآن يمكننا استبدال القيم في الصيغة لحساب الحرارة المطلوبة:
س = -393.5 كيلو جول · مول * 3 مول = -1180.5 كيلو جول
وبالتالي ، هناك حاجة إلى 1180.5 كيلو جول من الحرارة لتسخين 3 مول من ثاني أكسيد الكربون.
مثال الحساب
لحساب كمية الحرارة اللازمة لتسخين 3 مول من ثاني أكسيد الكربون ، نستخدم الصيغة:
س = ن * ج * Δ
أين:
- س هي كمية الحرارة (بالجول)
- ن هي كمية المادة (في الشامات)
- ج هي الحرارة النوعية (بالجول لكل مول لكل درجة مئوية)
- أومت هو تغير درجة الحرارة (بالدرجات المئوية)
في هذه الحالة ، لدينا:
- ن = 3 مول هي كمية ثاني أكسيد الكربون
- ج = 37 ج / (مول * ك) هي السعة الحرارية النوعية لثاني أكسيد الكربون
- Δ هو تغير درجة الحرارة (لنفترض أن هذه القيمة معروفة)
الآن يمكنك بدء الحساب:
- تحتاج أولا إلى تحديد تغير درجة الحرارة.
- ثم ، باستخدام الصيغة ، نجد كمية الحرارة س:
| خطوة | الحساب | النتيجة |
|---|---|---|
| 1 | Δ=... (قيمة معروفة) | Δ=... |
| 2 | س = ن * ج * Δ | س = 3 مول * 37 ي / (مول * ك) * Δ |
| س = 111 ي * Δ طن |
وبالتالي ، فإن كمية الحرارة المحسوبة ف يعتمد على تغير درجة الحرارة. بالنظر إلى قيم ن و ج ، ستكون قيمته 111 ي * Δ.
سؤال وجواب
ما هي الكمية المطلوبة من الحرارة لتسخين ثاني أكسيد الكربون?
لحساب الكمية المطلوبة من الحرارة لتسخين ثاني أكسيد الكربون ، يمكنك استخدام الصيغة ف = ن * ج * Δ ، أين ف هي كمية الحرارة ، ن هي كمية المادة في المولات ، ج هي السعة الحرارية المولية ، Δ هو تغير درجة الحرارة. بالنسبة لثاني أكسيد الكربون ، تبلغ السعة الحرارية المولية حوالي 29 جول/مول·ك. يمكن حساب الكمية المطلوبة من الحرارة من خلال معرفة كمية المادة (n ن n) وتغير درجة الحرارة (Delta\دلتا ر T).
ما مقدار الحرارة اللازمة لتسخين ثلاث مولات من ثاني أكسيد الكربون?
لحساب الكمية المطلوبة من الحرارة لتسخين ثاني أكسيد الكربون ، يمكنك استخدام الصيغة ف = ن * ج * Δ ، أين ف هي كمية الحرارة ، ن هي كمية المادة في المولات ، ج هي السعة الحرارية المولية ، Δ هو تغير درجة الحرارة. بالنسبة لثاني أكسيد الكربون ، تبلغ السعة الحرارية المولية حوالي 29 جول/مول·ك. في هذه الحالة ، إذا كان لديك 3 مولات من ثاني أكسيد الكربون وتريد تسخينه بعدد معين من الدرجات ، فيمكن حساب الكمية المطلوبة من الحرارة من خلال معرفة تغير درجة الحرارة (Delta\دلتا ر T).
مقدار الحرارة اللازمة للتسخين 3 مول من ثاني أكسيد الكربون إذا تغيرت درجة حرارته 10 درجات?
لحساب الكمية المطلوبة من الحرارة لتسخين ثاني أكسيد الكربون ، يمكنك استخدام الصيغة ف = ن * ج * Δ ، أين ف هي كمية الحرارة ، ن هي كمية المادة في المولات ، ج هي السعة الحرارية المولية ، Δ هو تغير درجة الحرارة. بالنسبة لثاني أكسيد الكربون ، تبلغ السعة الحرارية المولية حوالي 29 جول/مول·ك. في هذه الحالة ، إذا كان لديك 3 مولات من ثاني أكسيد الكربون وتغيرت درجة حرارته بمقدار 10 درجات ، فيمكن حساب الكمية المطلوبة من الحرارة عن طريق استبدال القيم في الصيغة س = 3 * 29 * 10 .