الطاقة الداخلية الكامنة

في كل من الفيزياء والكيمياء ، يتم استخدام مفهوم لقياس الطاقة الموجودة في الجسم. نحن نتحدث عن الطاقة الداخلية الكامنة. إنه نوع من القياس يشير إلى كمية الطاقة الموجودة في جسم أو نظام له حجم معين ، أي تحت ضغط ويمكن استبداله مع البيئة. يتم تمثيل المحتوى الحراري للنظام بالحرف H والوحدة الفيزيائية المرتبطة به للإشارة إلى قيم الطاقة هي الجول.

سنخبرك في هذه المقالة بجميع خصائص المحتوى الحراري وأهميته.

الملامح الرئيسية

يمكننا القول أن المحتوى الحراري تساوي الطاقة الداخلية للنظام بالإضافة إلى الضغط مضروبًا في حجم نفس النظام. عندما نرى أن طاقة النظام والضغط والحجم هي وظائف الحالة ، فإن المحتوى الحراري يكون أيضًا. هذا يعني أنه عندما يحين الوقت ، يمكن أن يحدث في ظروف أولية نهائية معينة بحيث يمكن للمتغير أن يساعد في دراسة النظام بأكمله.

أول شيء هو معرفة المحتوى الحراري للتكوين. حول الحرارة الممتصة التي ينسىها النظام عندما يتم إنتاج مول واحد من مادة المنتج من العناصر في الحالة الطبيعية. يمكن أن تكون هذه الحالات صلبة أو سائلة أو غازية أو في حالة الحل. الحالة المتآصلة هي الحالة الأكثر استقرارًا. على سبيل المثال ، حالة التآصل الأكثر استقرارًا التي يمتلكها الكربون هي الجرافيت ، بالإضافة إلى كونها تحت الظروف العادية التي تكون قيم الاكتئاب فيها 1 ـ الجو ودرجة الحرارة 25 درجة.

نؤكد أن المحتوى الحراري للتكوين وفقًا لما حددناه هو لمول واحد من المركب المنتج. بهذه الطريقة ، اعتمادًا على كمية نواتج الكاشف الحالية ، يجب تعديل التفاعل باستخدام معاملات كسرية.

المحتوى الحراري للتكوين

نحن نعلم أنه في أي عملية كيميائية ، يمكن أن يكون المحتوى الحراري للتكوين موجبًا وسالبًا. يكون المحتوى الحراري موجبًا عندما يكون التفاعل ماصًا للحرارة. يعني كون تفاعل كيميائي ماصًا للحرارة أنه يمكنه امتصاص حرارة الوسط. من ناحية أخرى، لدينا محتوى حراري سلبي عندما يكون التفاعل طاردًا للحرارة. كون تفاعل كيميائي طارد للحرارة يعني أنه ينبعث منه حرارة من النظام إلى الخارج.

لحدوث تفاعل طارد للحرارة ، يجب أن تتمتع المواد المتفاعلة بطاقة أعلى من المنتجات. على العكس من ذلك ، من أجل حدوث تفاعل ماص للحرارة ، يجب أن يكون للمتفاعلات طاقة أقل من المنتجات. حتى يمكن كتابة المعادلة الكيميائية لكل هذا بشكل جيد ، من الضروري الامتثال لقانون حفظ المادة. بمعنى ، يجب أن تحتوي المعادلة الكيميائية على معلومات حول الحالة الفيزيائية للمواد المتفاعلة والمنتجات. يُعرف هذا باسم حالة التجميع

عليك أيضا أن تضع في اعتبارها ذلك المواد النقية لها محتوى حراري من التكوين يساوي الصفر. يتم الحصول على قيم المحتوى الحراري هذه في ظل ظروف قياسية ، مثل تلك المذكورة أعلاه ، وفي أكثر صورها ثباتًا. في نظام كيميائي حيث توجد مواد متفاعلة ومنتجات ، يكون المحتوى الحراري للتفاعل مساويًا لانثالبي التكوين في ظل الظروف القياسية.

نحن نعلم أن المحتوى الحراري لقيم تكوين بعض المركبات الكيميائية العضوية وغير العضوية يتم إنشاؤه في ظروف ضغط جوي واحد و 1 درجة حرارة.

المحتوى الحراري للتفاعل

لقد ذكرنا بالفعل ما هو المحتوى الحراري للتكوين. الآن سنقوم بوصف المحتوى الحراري للتفاعل. إنها وظيفة ديناميكية حرارية تساعد على احسب الحرارة المكتسبة أو الحرارة التي تم توصيلها أثناء تفاعل كيميائي. يتم البحث عن رصيد المدرب أو الاحتفاظ به أو استلامه كلاً من الكواشف والمنتجات. أحد الجوانب التي يجب تحقيقها لحساب المحتوى الحراري للتفاعل هو أن التفاعل نفسه يجب أن يحدث عند ضغط ثابت. بمعنى آخر ، يجب أن يظل الضغط ثابتًا طوال الوقت الذي يستغرقه التفاعل الكيميائي.

نحن نعلم أن المحتوى الحراري له أبعاد من الطاقة ولهذا يقاس بالجول. لفهم علاقة المحتوى الحراري بالحرارة التي يتم تبادلها أثناء تفاعل كيميائي من الضروري الذهاب إلى القانون الأول للديناميكا الحرارية. وهو أن هذا القانون الأول يخبرنا أن الحرارة التي يتم تبادلها في عملية ديناميكية حرارية تساوي تباين الطاقة الداخلية للمادة أو المواد المشاركة في العملية بالإضافة إلى العمل الذي تقوم به المواد المذكورة أثناء العملية.

نحن نعلم أن جميع التفاعلات الكيميائية ليست أكثر من عمليات ديناميكية حرارية مختلفة تحدث عند ضغط معين. يتم إعطاء قيم الضغط الأكثر شيوعًا في ظل الظروف القياسية للضغط الجوي. لذلك ، تسمى جميع العمليات الديناميكية الحرارية التي تحدث بهذه الطريقة متساوية الضغط ، لأنها تحدث عند ضغط ثابت.

من الشائع جدًا تسمية حرارة المحتوى الحراري. ومع ذلك ، يجب أن يكون واضحًا أنه ليس مثل الحرارة ، ولكن التبادل الحراري. أي ، ليست الحرارة هي التي يمكن أن تعلم درسًا أو الحرارة الداخلية التي تمتلكها المواد المتفاعلة والمنتجات. إنها الحرارة التي يتم تبادلها خلال عملية التفاعل الكيميائي.

العلاقة مع الحرارة

على عكس ما تحدثنا عنه من قبل ، المحتوى الحراري هو وظيفة دولة. عندما نحسب التغير في المحتوى الحراري ، فإننا في الواقع نحسب الفرق بين وظيفتين. عادة ما تعتمد هذه الوظائف بشكل حصري على حالة النظام. تختلف حالة النظام هذه اعتمادًا على الطاقة الداخلية وحجم النظام نفسه. بما أننا نعلم أن النسخة تظل ثابتة طوال التفاعل الكيميائي ، المحتوى الحراري للتفاعل ليس أكثر من وظيفة حالة تعتمد على كل من الطاقة الداخلية والحجم.

لذلك ، يمكننا تحديد المحتوى الحراري للمواد المتفاعلة في تفاعل كيميائي كمجموع لكل منها. من ناحية أخرى ، نحدد الشيء نفسه ولكن في المنتجات كمجموع المحتوى الحراري لجميع المنتجات.

آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد عن المحتوى الحراري وخصائصه.