कैलोरीमेट्री और हीट फ्लो: काम की रसायन संबंधी समस्याएं

calorimetry रासायनिक प्रतिक्रियाओं, चरण संक्रमणों या शारीरिक परिवर्तनों के परिणामस्वरूप राज्य में गर्मी हस्तांतरण और परिवर्तन का अध्ययन है। ऊष्मा परिवर्तन को मापने के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला उपकरण कैलीमीटर है। दो लोकप्रिय प्रकार के कैलोरीमीटर हैं कॉफी कप कैलोरीमीटर और बम कैलोरीमीटर।

ये समस्याएं दर्शाती हैं कि गर्मी हस्तांतरण की गणना कैसे करें और मितव्ययी परिवर्तन कैलोरीमीटर डेटा का उपयोग करना। इन समस्याओं पर काम करते समय, अनुभागों की समीक्षा करें कॉफी कप और बम कैलोरीमीटर और यह थर्मोकैमिस्ट्री के नियम.

निम्नलिखित एसिड-बेस प्रतिक्रिया एक कॉफी कप कैलोरीमीटर में की जाती है:

• एच⁺(aq) + ओएच^-(aq) → एच₂हे (एल)

110 ग्राम पानी का तापमान 25.0 C से 26.2 C तक बढ़ जाता है जब H का 0.10 mol होता है⁺ ओएच के 0.10 मोल के साथ प्रतिक्रिया की जाती है^-.

• क्ष की गणना करें_पानी
• प्रतिक्रिया के लिए ΔH की गणना करें
• ΔH की गणना करें यदि 1.00 mol OH है^- 1.00 mol H के साथ प्रतिक्रिया करता है⁺

इस समीकरण का उपयोग करें:

• q = (विशिष्ट ताप) एक्स एम एक्स Δt

जहाँ q ऊष्मा प्रवाह है, m है द्रव्यमान ग्राम में, और Δt तापमान परिवर्तन है। समस्या में दिए गए मूल्यों में प्लगिंग, आपको मिलता है:

• क्ष_पानी = 4.18 (J / g · C;) x 110 g x (26.6 C - 25.0 C)
• क्ष_पानी = 550 जे
• (H = - (q)_पानी) = - 550 जे

आप जानते हैं कि जब होप एच के मोल⁺ या ओह^- प्रतिक्रिया करता है, sH है - 550 J:

• होप मोल एच⁺ ~ -550 जे

इसलिए, एच के 1.00 मोल के लिए⁺ (या ओह^-):

• ΔH = 1.00 mol H⁺ x (-550 J / 0.010 मोल एच⁺)
• ΔH = -5.5 x 10⁴ जे
• ΔH = -55 केजे

• 550 जे (दो होना सुनिश्चित करें महत्वपूर्ण आंकड़े.)
• -550 जे
• -55 केजे

जब रॉकेट ईंधन हाइड्रोजीन का 1.000 ग्राम नमूना, एन₂एच₄, एक बम कैलोरीमीटर में जलाया जाता है, जिसमें 1,200 ग्राम पानी होता है, तापमान 24.62 C से 28.1% C तक बढ़ जाता है। यदि बम के लिए C 840 J / C है, तो गणना करें:

• क्ष_{प्रतिक्रिया} 1-ग्राम नमूने के दहन के लिए
• क्ष_{प्रतिक्रिया} बम कैलोरीमीटर में हाइड्रेंजाइन के एक मोल के दहन के लिए

बम कैलोरीमीटर के लिए, इस समीकरण का उपयोग करें:

• क्ष_{प्रतिक्रिया} = - (qwater + qbomb)
• क्ष_{प्रतिक्रिया} = - (4.18 J / g · C x मीटर x Ct + C x 4.1t)
• क्ष_{प्रतिक्रिया} = - (4.18 J / g · C x mwater + C) Jt

जहाँ q ऊष्मा का प्रवाह होता है, m ग्राम में द्रव्यमान होता है, और ist तापमान परिवर्तन होता है। समस्या में दिए गए मूल्यों में प्लगिंग:

• क्ष_{प्रतिक्रिया} = - (4.18 J / g · C x 1200 g + 840 J / C) (3.54 C)
• क्ष_{प्रतिक्रिया} = -20,700 जे या -20.7 केजे

अब आप जानते हैं कि जलाए जाने वाले हाइड्रेंजीन के प्रत्येक ग्राम के लिए 20.7 kJ गर्मी विकसित होती है। का उपयोग करते हुए आवर्त सारणी लेना परमाणु भार, गणना करें कि हाइड्रेंजीन के एक मोल, एन₂एच₄, वजन 32.0 ग्राम। इसलिए, हाइड्रेंजीन के एक मोल के दहन के लिए:

• क्ष_{प्रतिक्रिया} = 32.0 x -20.7 केजे / जी
• क्ष_{प्रतिक्रिया} = -662 kJ

• -20.7 केजे
• -662 केजे