الطاقة الداخلية الكامنة

في كل من الفيزياء والكيمياء ، يتم استخدام مفهوم لقياس الطاقة الموجودة في الجسم. نحن نتحدث عن الطاقة الداخلية الكامنة. هو نوع من القياس يخبرنا بكمية الطاقة الموجودة في جسم أو نظام له حجم معين، ويتعرض للضغط، ويمكن تبادله مع البيئة. يتم تمثيل المحتوى الحراري للنظام بالحرف H والوحدة الفيزيائية المرتبطة به للإشارة إلى قيم الطاقة هي الجول.

في هذه المقالة سنخبرك بكل خصائص وأهمية المحتوى الحراري.

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 بعض الحالات محلول. الحالة المتآصلة هي الحالة الأكثر استقرارا. على سبيل المثال، الحالة المتآصلة الأكثر استقرارًا للكربون هي الجرافيت، وتوجد في الظروف العادية حيث تكون قيم الضغط 1 ـ الجو ودرجة الحرارة 25 درجة. إن أهمية معرفة المحتوى الحراري أمر بالغ الأهمية لفهم الطاقة المشاركة في التفاعلات الكيميائية المختلفة، وكذلك في تحليل تأثيرات موجات الحر.

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.

لكي يحدث تفاعل طارد للحرارة، يجب أن تكون طاقة المتفاعلات أكبر من طاقة النواتج. على العكس من ذلك، لكي يحدث تفاعل ماص للحرارة يجب أن تكون طاقة المتفاعلات أقل من طاقة النواتج. لكي تتم كتابة المعادلة الكيميائية لكل هذا بشكل صحيح، يجب أن يتحقق قانون حفظ المادة. وهذا يعني أن المعادلة الكيميائية يجب أن تحتوي على معلومات حول الحالة الفيزيائية للمتفاعلات والنواتج، وهو أمر أساسي في دراسة .

عليك أيضا أن تضع في اعتبارها ذلك المواد النقية لها محتوى حراري من التكوين يساوي الصفر. توجد قيم المحتوى الحراري هذه في ظل الظروف القياسية، كما ذكرنا أعلاه، وفي صورتها الأكثر استقرارًا. في نظام كيميائي يحتوي على متفاعلات ونواتج، فإن إنثالبي التفاعل يساوي إنثالبي التكوين في ظل الظروف القياسية.

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 السعي إلى تحقيق التوازن في التبادل الحراري بين المتفاعلات والمنتجات. أحد الجوانب التي يجب توافرها لحساب المحتوى الحراري للتفاعل هو أن التفاعل نفسه يجب أن يحدث عند ضغط ثابت. وهذا يعني أنه طوال الوقت الذي يستغرقه حدوث التفاعل الكيميائي، يجب أن يظل الضغط عند قيم ثابتة.

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 ترموديناميكية مختلفة تحدث عند ضغط معين. يتم إعطاء قيم الضغط الأكثر شيوعًا في ظل ظروف الضغط الجوي القياسية. لذلك، فإن جميع العمليات الديناميكية الحرارية التي تحدث بهذه الطريقة تسمى 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 ناقشناه من قبل، فإن المحتوى الحراري هو دالة حالة. عندما نحسب التغير في المحتوى الحراري، فإننا في الواقع نحسب الفرق بين دالتين. تعتمد هذه الوظائف عادةً على حالة النظام حصريًا. تختلف حالة النظام هذه اعتمادًا على الطاقة الداخلية وحجم النظام نفسه. كما نعلم أن الإصدار يظل ثابتًا 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.