الحرارة هي الكمية التي تميز نقل الطاقة بين النظام والبيئة نتيجة لاختلاف درجة حرارتها. في الكيمياء ، عادة ما يشار إلى الحرارة بالرمز س. يعد حساب كمية الحرارة ضروريا لحل المشكلات المختلفة المتعلقة بالتفاعلات الكيميائية ، بما في ذلك حجم ثابت لغاز أحادي الذرة مثالي.
الغاز أحادي الذرة المثالي هو نموذج غازي يفترض فيه أن ضغط الغاز يعتمد فقط على درجة حرارته ، وأن حجم وكمية المادة يظلان ثابتين. في الواقع ، لا يوجد مثل هذا الغاز ، لكن نموذج الغاز المثالي يجعل من الممكن تبسيط الحسابات والحصول على قيم تقريبية.
لحساب كمية الحرارة عند حجم ثابت لـ 2 مول من غاز أحادي الذرة مثالي ، يمكن استخدام الصيغة:
س = السيرة الذاتية * ن * Δ,
أين س هي كمية الحرارة ، السيرة الذاتية هي الحرارة النوعية المولية بحجم ثابت ، ن هي كمية المادة (في هذه الحالة 2 مول) ، أوكت هو تغير درجة الحرارة.
- كمية الحرارة في حجم ثابت
- حساب كمية الحرارة لمدة 2 مول
- القدرة الحرارية للغاز أحادي الذرة المثالي
- حساب الغاز المثالي في حجم ثابت
- سؤال وجواب
- لماذا أحتاج لحساب كمية الحرارة في الغاز المثالي?
- كيفية حساب كمية الحرارة في حجم ثابت للغاز أحادي الذرة المثالي?
- ما هي الصيغة المستخدمة لحساب السعة الحرارية المولية بحجم ثابت?
كمية الحرارة في حجم ثابت
يعد حساب كمية الحرارة عند حجم ثابت إحدى الطرق لتحديد التغير في الطاقة الداخلية للغاز المثالي. في حجم ثابت (الخامس = كونست) ، لا يوجد عمل ، لذلك كل الطاقة المضافة أو تؤخذ بعيدا يذهب لتغيير الطاقة الداخلية للنظام. يتم تحديد كمية الحرارة المستلمة أو الممنوحة من قبل النظام من خلال السعة الحرارية المولية بحجم ثابت (السيرة الذاتية).
السعة الحرارية المولية عند الحجم الثابت هي كمية الحرارة المطلوبة لتسخين مول واحد من مادة بمقدار 1 درجة مئوية عند الحجم الثابت. بالنسبة للغاز أحادي الذرة المثالي (على سبيل المثال ، الهيليوم أو الأرجون) ، فإن السعة الحرارية المولية بحجم ثابت هي 3ص/2 ، أين ص هو ثابت الغاز العالمي.
يمكن حساب التأثير الحراري بحجم ثابت باستخدام الصيغة:
| Q | = | السيرة الذاتية | × | ΔT |
أين س هي كمية الحرارة ، السيرة الذاتية هي السعة الحرارية المولية بحجم ثابت ، و أوكت هو تغير درجة حرارة النظام. تسمح لك المعادلة بتحديد كمية الحرارة التي يجب إضافتها أو طرحها من النظام لتغيير درجة حرارتها عند حجم ثابت.
هذه المعادلة أساسية لحساب كمية الحرارة عند حجم ثابت لـ 2 مول من غاز أحادي الذرة مثالي. معرفة قيمة السعة الحرارية المولية في حجم ثابت وتغير درجة حرارة النظام ، فمن السهل تحديد كمية الحرارة.
حساب كمية الحرارة لمدة 2 مول
لحساب كمية الحرارة عند حجم ثابت لـ 2 مول من غاز أحادي الذرة المثالي ، يتم استخدام الصيغة:
س = ن * السيرة الذاتية * Δ
أين:
- س هي كمية الحرارة (ي)
- ن هي كمية مادة الغاز (مول)
- السيرة الذاتية هي السعة الحرارية المولية بحجم ثابت·ي / مول * ك)
- Δ هو تغير درجة الحرارة (ك)
أولا ، من الضروري تحديد قيمة السعة الحرارية المولية عند حجم ثابت لغاز أحادي الذرة مثالي (السيرة الذاتية). للقيام بذلك ، يمكنك استخدام النسبة المعروفة:
السيرة الذاتية = (3/2) * ص
أين:
- ص هو ثابت الغاز العالمي (8314 جول·مول * ك)
الآن ، مع وجود قيمة السعة الحرارية المولية بحجم ثابت ، يمكنك البدء في حساب كمية الحرارة. من الضروري معرفة تغير درجة الحرارة، والذي يمكن تعريفه على أنه:
أوش تي = تي2-تي1
أين:
- تي2 هي درجة الحرارة النهائية (ك)
- تي1 هي درجة الحرارة الأولية (ك)
استبدال القيم في الصيغة ، نحصل على:
س = 2 * السيرة الذاتية * Δ
أين:
- س هي كمية الحرارة (ي)
- السيرة الذاتية هي السعة الحرارية المولية بحجم ثابت لغاز أحادي الذرة مثالي·ي / مول * ك)
- Δ هو تغير درجة الحرارة (ك)
وبالتالي ، من الممكن حساب كمية الحرارة عند حجم ثابت لـ 2 مول من غاز أحادي الذرة المثالي ، مع معرفة قدرته الحرارية المولية وتغير درجة الحرارة.
القدرة الحرارية للغاز أحادي الذرة المثالي
تعد السعة الحرارية للغاز أحادي الذرة المثالي عند حجم ثابت خاصية مهمة تحدد قدرة الغاز على امتصاص الحرارة أو إطلاقها عندما تتغير درجة حرارته. يشار إلى هذه القيمة كسيرة ذاتية.
يعتبر الغاز أحادي الذرة المثالي غازا يتكون من ذرات عنصر كيميائي واحد يتحرك في الفضاء دون التفاعل مع بعضها البعض. مثال على هذا الغاز هو الهيليوم أو النيون.
يتم حساب السعة الحرارية عند الحجم الثابت بواسطة الصيغة:
| السيرة الذاتية = | تقرير وطني |
| (3/2) |
أين:
- السيرة الذاتية هي القدرة الحرارية في حجم ثابت;
- ن هي كمية مادة الغاز في المولات;
- ص هو ثابت غاز عالمي يساوي حوالي 8314 جول / (مول·ك).
السعة الحرارية للغاز أحادي الذرة المثالي بحجم ثابت هي 3/2 من ثابت الغاز. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن كل ذرة من الغاز أحادي الذرة لديها 3 درجات من حرية الحركة (ثلاثة اتجاهات - إلى الأمام واليسار واليمين) ، والتي يمكن أن تمتص أو تطلق الطاقة في شكل حرارة.
يمكن حساب قيمة السعة الحرارية عند حجم ثابت لـ 2 مول من غاز أحادي الذرة المثالي عن طريق استبدال القيم المقابلة في الصيغة:
| السيرة الذاتية = | 2 * 8.314 ي / (مول * ك) * (3/2) = 24.942 ي / ك |
وبالتالي ، فإن السعة الحرارية بحجم ثابت لـ 2 مول من غاز أحادي الذرة المثالي تبلغ حوالي 24.942 جول/ك.
حساب الغاز المثالي في حجم ثابت
الغاز المثالي هو نموذج غاز مناسب للنظر في الخصائص الفيزيائية للغاز وحسابها. في الوقت نفسه ، يفترض أن يكون الغاز المثالي مرنا تماما ، أي أنه لا يوجد تفاعل بين جزيئاته.
يتضمن حساب الغاز المثالي عند حجم ثابت تحديد كمية الحرارة المنقولة إلى الغاز عندما تتغير درجة حرارته. صيغة حساب كمية الحرارة عند حجم ثابت هي كما يلي:
س = السيرة الذاتية * Δ
أين:
- س هي كمية الحرارة المنقولة إلى الغاز;
- السيرة الذاتية هي السعة الحرارية المولية بحجم ثابت;
- أوشت هو التغير في درجة حرارة الغاز.
تعتمد السعة الحرارية المولية عند حجم ثابت على خصائص الغاز نفسه. على سبيل المثال ، بالنسبة للغاز المثالي أحادي الذرة ، فهو يساوي:
السيرة الذاتية = (3/2) ص
أين:
- ص هو ثابت الغاز العالمي.
وبالتالي ، لحساب كمية الحرارة عند حجم ثابت لـ 2 مول من غاز أحادي الذرة المثالي ، يمكن استخدام الصيغة التالية:
س = (3/2) ص * Δ
حيث القيمة هي التغير في درجة حرارة الغاز.
سؤال وجواب
لماذا أحتاج لحساب كمية الحرارة في الغاز المثالي?
يساعدنا حساب كمية الحرارة على فهم كيفية تغير الطاقة الداخلية للغاز عند تسخينه أو تبريده. هذا مفيد بشكل خاص لتحديد التغيرات في درجة حرارة الغاز وحالته.
كيفية حساب كمية الحرارة في حجم ثابت للغاز أحادي الذرة المثالي?
لحساب كمية الحرارة بحجم ثابت لغاز أحادي الذرة مثالي ، يمكنك استخدام الصيغة ف = ن * السيرة الذاتية * أوكت ، أين ف هي كمية الحرارة ، ن هي كمية المادة (في هذه الحالة 2 مول) ، السيرة الذاتية هي السعة الحرارية المولية بحجم ثابت و أوكت هو تغير درجة الحرارة.
ما هي الصيغة المستخدمة لحساب السعة الحرارية المولية بحجم ثابت?
صيغة حساب السعة الحرارية المولية بحجم ثابت (السيرة الذاتية) لغاز أحادي الذرة المثالي هي كما يلي: السيرة الذاتية = (3/2) * ص ، أين ص هو ثابت الغاز العالمي.