الحرارة - الكيمياء2-2 - ثاني ثانوي

2-2 الأهداف تصف كيف يستخدم المسعر القياس الطاقة الممتصة أو المنطلقة. الحرارة Heat الفكرة الرئيسة التغير في المحتوى الحراري للتفاعل يساوي المحتوى الحراري للنواتج مطروحًا منه المحتوى الحراري للمتفاعلات. الربط مع الحياة لعلك تشعر بالاسترخاء عند وقوفك تحت الدش الدافئ؛ حيث يمتص توضح المقصود بالمحتوى الحراري جسمك حرارة من الماء، في حين أنك تشعر بالارتعاش عندما تقفز في مسبح بارد؛ حيث وتغير المحتوى الحراري يفقد جسمك حرارة. بطريقة مشابهة تمتص أو تطلق بعضُ التفاعلات الكيميائية الحرارة. في التفاعلات الكيميائية والعمليات الكيميائية. مراجعة المفردات المسعر Calorimetry هل تساءلت يوما كيف يعرف كيميائيو الغذاء القيمة الحرارية للأطعمة؟ لقد تم الحصول على المعلومات المدونة على عبوات المنتجات الغذائية من تفاعلات احتراق أجريت في الضغط: القوة الواقعة على مسعر والمسعر جهاز معزول حراريا يستخدم لقياس كمية الحرارة الممتصة أو المنطلقة وحدة المساحة. مفردات جديدة المسعر الكيمياء الحرارية النظام المحيط الكون المحتوى الحراري في أثناء عملية كيميائية أو فيزيائية؛ إذ توضع كمية معلومة من الماء في حجرة معزولة لكي تمتص الطاقة المنطلقة من التفاعل، أو لتزود الطاقة التي يمتصها التفاعل، ومن ثم يمكننا قياس التغير في درجة حرارة كتلة الماء. ويبين الشكل 24 نوعًا من المساعر يسمى مسعر القنبلة، يستخدمه كيميائيو التغذية. تحديد الحرارة النوعية يمكنك الحصول على نتائج مرضية لتجارب قياس الحرارة باستخدام مسعر أبسط من مسعر التفجير، وهو الكأس المصنوعة من البوليسترين هذه المساعر مفتوحة على الجو، ولذلك فالتفاعلات التي تحدث فيها تكون تحت ضغط ثابت. ويمكنك استخدامها لتحديد الحرارة النوعية لفلز ما. افترض أنك وضعت 1258 من الماء في مسعر كأس مصنوعة من البوليسترين)، وقست المحتوى الحراري للتفاعل (حرارة درجة حرارته الأولية فوجدتها C 25.60، ثم سخنت عينة من فلز ما كتلتها 8 50.0 إلى التفاعل) درجة حرارة 115.0°C ووضعتها في الماء داخل المسعر. سوف تنتقل الحرارة من الفلز الساخن إلى الماء في المسعر، فترتفع درجة حرارة الماء. ويتوقف انتقال الحرارة فقط عندما تتساوى درجة حرارة الماء مع درجة حرارة الفلز الشكل 4- وضعت عينة في حجرة فولاذية داخلية تسمى القنبلة مملوءة بالأكسجين المضغوط ضغطًا عاليا، وحول القنبلة كمية معلومة من الماء تحرك بمحراك قليل الاحتكاك للمحافظة على درجة حرارة منتظمة. بدأ التفاعل بشرارة، وسجلت درجة الحرارة حتى وصلت إلى أقصاها. استنتج لماذا يعد من المهم ألا ينتج المحراك احتكاكاً؟ طرفا الاشتعال مقياس حرارة محراك مسعر التفجير (القنبلة) ماء مادة عازلة حجرة تفاعل محكمة الإغلاق تحتوي على المادة والأكسجين وزارة التعليم Mining Education 2073-1445

b يبين الشكل 5-2 خطوات عمل التجربة. لاحظ أن درجة الحرارة في المسعر تثبت الشكل 22 سجلت درجة الحرارة الأولية 25.60C لـ g 125 من عند 29.30°C، وهي درجة الحرارة النهائية التي وصل إليها كل من الفلز والماء. فإذا افترضنا أنه لم تفقد حرارة إلى المحيط، فإن الحرارة التي اكتسبها الماء تكون مساوية للحرارة التي فقدها .الفلز ويمكن حساب كمية الحرارة هذه بالمعادلة: الماء في المسعر. . سخنت قطعة من فلز مجهول كتلتها g 50.0 حتى أصبحت درجة حرارتها 115.0°C، ثم وضعت في المسعر q=cxmxAT ماذا قرأت؟ حدد المتغيرات الأربعة في المعادلة أعلاه. احسب أولاً كمية الحرارة التي اكتسبها الماء. وللقيام بذلك عليك أن تعرف أن الحرارة C . ينقل الفلز الحرارة إلى الماء حتى النوعية للماء تساوي 4.184 (g.°C/0 qwater = 4.184 J/(g.°C) x 125 g x (29.30°C - 25.60°C) qwater 4.184 J/(gc) x 125g x 3.70° 9water = 1935.11 إن كميــــة الحــرارة التي اكتسبها الماء J 1935.1 تساوي كمية الحرارة التي فقـــــدهـا الفلز، q metal ، لذلك يمكنك كتابة المعادلة: gmetal = water 9metal -1935.1 J Cimetal Xmx AT = -1935.1 1 استخرج الآن قيمة الحرارة النوعية للفلز، Cometal . Cmetal -1935.1 J mx AT التغير في درجة حرارة الفلز AT هو الفرق بين درجة الحرارة النهائية للماء ودرجة الحرارة الأولية للفلز (29.30°C - 115.0°C = - 85.7°C ). عوض بقيم كل من m و AT في المعادلة. -1935.1) =0.453 J/(g.°C) Cmetal = (50.0 g)(-85.7°C) بمقارنة الحرارة النوعية للفلز (C)/ 0.453 بالقيم الواردة في الجدول 2-2 يتبين أن هذا الفلز هو الحديد. وزارة التعليم Ministry of Education 2073-1445 تتساوى درجة حرارة الفلز والماء. وكانت درجة الحرارة النهائية .29.30°C 306

مثال 3-2 استعمال الحرارة النوعية تمتص قطعة فلز كتلتها 8 4.68 ما مقداره 2560 من الحرارة عندما ترتفع درجة حرارتها بمقدار 182°C. ما الحرارة النوعية للفلز؟ هل يمكن أن يكون الفلز أحد الفلزات القلوية الأرضية الموجودة في الجدول 2-2 تحليل المسألة لديك كتلة الفلز، وكمية الحرارة التي اكتسبها، والتغير في درجة الحرارة. عليك حساب الحرارة النوعية. استخدم معادلة كمية الحرارة، واستخرج قيمة الحرارة النوعية . المعطيات كتلة الفلز m = 4.68 g كمية الحرارة المكتسبة (g) / ? = AT=182°C حساب المطلوب اكتب معادلة كمية الحرارة ) حل المعادلة لإيجاد C عوض 8 4.68=q=256 J. m AT=182°C بالرجوع إلى الجدول - فإن الفلز هو الإسترانشيوم. تقويم الإجابة المطلوب الحرارة النوعية J/g°C ؟ = c . q=cxmxAT 9 mx AT c= c= 256 J (4.68 g) (182°C) = 0.301 J/(g.°C) الكميات الثلاث المستخدمة في الحل تحوي ثلاثة أرقام معنوية، والإجابة تتكون من ثلاثة أرقام، وهذا صحيح. الحسابات صحيحة وتعطي الوحدة المتوقعة. مسائل تدريبية 12. عينة من فلز كتلتها g 90.0 امتصت 25.6 من الحرارة عندما ازدادت درجة حرارتها C 1.18. ما الحرارة النوعية للفلز ؟ 13. ارتفعت درجة حرارة عينة من الماء من 20.0°C إلى 46.6 عند امتصاصها ( 5650 من الحرارة ما كتلة العينة ؟ 14. ما كمية الحرارة التي تكتسبها صخرة من الجرانيت كتلتها 10 x 2.00 إذا ارتفعت درجة حرارتها من 10.0°C إلى 29.0°C، إذا علمت أن الحرارة النوعية للجرانيت (g.°C)/ 0.803 15. تحفيز إذا فقدت 3358 من الماء، عند درجة حرارة 65.5 كمية حرارة مقدارها (9750 ، فما درجة الحرارة النهائية للماء ؟ الطاقة الكيميائية والكون Chemical Energy and the Universe يرافق كل تفاعل كيميائي وكل تغير في الحالة الفيزيائية إطلاق أو امتصاص حرارة. وتدرس الكيمياء الحرارية تغيرات الحرارة التي ترافق التفاعلات الكيميائية وتغيرات الحالة الفيزيائية. فمثلا ينتج دائما عن حرق الوقود حرارة، وتصمّم بعض المنتجات لتعطي حرارة عند الطلب. فمثلاً يستخدم الجنود في الميدان تفاعلاً شديدًا طاردًا للحرارة لتسخين وجباتهم. كما قد تُستخدم كمادة ساخنة لتدفئة الـ الأيام الباردة. وتنتج هذه الطاقة المنطلقة من الكمادة الساخنة نتيجة للتفاعل الكيميائي الآتي: 4Fe(s) + 302(g) 2Fe2O3(s) + 1625 kJ وزارة التعليم Mining Education 2073-1445

2459 تحديد الحرارة النوعية كيف تستطيع أن تحدد الحرارة النوعية لفلز؟ 9. عندما يبدأ الماء الموجود في الكأس التي على السخان الكهربائي في الغليان قس درجة الحرارة وسجلها على أنها درجة الحرارة الأولية للفلز يمكنك استخدام الكأس المصنوعة من البوليسترين بوصفها مسعرًا 10. أمسك قطعة الفلز الساخنة بالملقط بحذر، وضعها في الماء البارد الموجود في كأس البوليسترين لا تلمس الفلز الساخن بيديك. 11. حرك الماء في الكأس، وقس أعلى درجة حرارة يصل إليها بعد إضافة التحديد الحرارة النوعية لفلز. الخطوات BC 1 املأ بطاقة السلامة في دليل التجارب العملية. 2. اعمل جدولاً لتسجل فيه بياناتك. 3. اسكب mL 150 تقريبا من الماء المقطر في كأس زجاجية سعتها mL 250 ثم ضع الكأس على السخان الكهربائي. 4. قس كتلة قطعة الفلز بالميزان 5. أمسك قطعة الفلز بحذر بالملقط، وضعها في الكأس التي على السخان الكهربائي. 6 قس ml 90.0 من الماء المقطر بالمخبار المدرج 7. اسكب الماء في كأس بوليسترين موضوعة داخل كأس زجاجية ثانية سعتها 250ml 8 قس درجة حرارة الماء بمقياس حرارة غير زئبقي الفلز التحليل .12 احسب كمية الحرارة التي اكتسبها الماء، علما بأن الحرارة النوعية للماء (4.184/8°C. ولأن كثافة الماء تساوي g/ml 1.0 استخدم حجم الماء على أنه الكتلة. 13، احسب الحرارة النوعية للفلز، افترض أن الحرارة التي امتصها الماء تساوي الحرارة التي فقدها الفلز 14. قارن القيمة التي حصلت عليها في التجربة بالقيمة المقبولة للفلز 15. صف مصادر الخطأ الرئيسة في هذه التجربة ما التحسينات التي يمكن أن تعملها في هذه التجربة لتقليل الخطأ؟ عرفت أن الحرارة التي تنطلق من الكمادة تنتج من تفاعل كيميائي. لذا عليك أن تفكر بالكمادة ومحتوياتها بوصفها نظاما. تُعرّف الكيمياء الحرارية النظام بأنه جزء الشكل 6-2 في هذا التفاعل الماص معين من الكون يحتوي على التفاعل أو العملية التي تريد دراستها، وأن كل شيء في للحرارة يمتص خليط التفاعل كمية كافية الكون غير النظام يسمى المحيط. لذلك يعرف الكون بأنه النظام مع المحيط. من الطاقة من الماء الذي يبلل اللوح ومن حتى التجمد فيمسك اللوح بالكأس الكون النظام + المحيط اللوح نفسه، فتنخفض درجة حرارة الماء مانوع انتقال الطاقة الذي يحدث في أثناء التفاعل الطارة للحرارة في الكمادة الساخنة ؟ تنتقل الحرارة الناتجة عن التفاعل من الكمادة الساخنة (النظام) إلى يديك الباردتين (جزء من المحيط). ماذا يحدث في العملية أو التفاعل الماص للحرارة؟ ينعكس انتقال الحرارة؛ إذ تنتقل الحرارة من المحيط إلى النظام. فعلى سبيل المثال، عند خلط هيدروكسيد الباريوم مع بلورات ثيوسيانات الأمونيوم في كأس، كما يظهر في الشكل 6-2، ينتج تفاعل ماص للحرارة بشدة. وعند وضع الكأس التي تحوي هذا التفاعل على لوح مبثل بالماء تنتقل الحرارة من الماء واللوح (المحيط) إلى داخل الكأس (النظام)، فيحدث تغير كبير في درجة الحرارة، يتسبب في المجمد الماء الذي بين اللوح والكأس، مما يجعل الكأس تلتصق باللوح. ولا ينصح بإجراء هذا التفاعل نظرًا للمخاطر المرافقة لاستخدام مادة ثيوسيانات الأمونيوم، إذ إنها مادة شديدة السمية ضارة عند الاستنشاق والتلامس مع الجلد أو الابتلاع. 308 المحتوى الحراري وتغيراته تعتمد كمية الحرارة الكلية التي منحتون ما على عوامل كثيرة، وبعض هذه العوامل غير مفهوم تماما حتى الآن. لذلك من المستحيل معرفة كمية الحرارة الكلية الموجودة في المادة، ومن موالية التعليم Ministry of Education 2023-1445

الكيميائيين يهتمون بدراسة تغيرات الطاقة في أثناء التفاعلات الكيميائية أكثر من اهتمامهم بكمية الطاقة الموجودة في المواد المتفاعلة أو المواد الناتجة. يمكن قياس كمية الطاقة المكتسبة أو المفقودة للكثير من التفاعلات باستخدام المسعر عند ضغط ثابت، كما هو موضح في التجربة في الشكل 5-2 ولأن كأس البوليسترين غير مغلقة فالضغط ثابت يحدث الكثير من التفاعلات عند ضغط جوي ثابت ومن ذلك تلك التي تحدث في المخلوقات الحية التي تعيش على سطح الأرض، وفي البرك والمحيطات، وكذلك التفاعلات التي تحدث في الكؤوس والدوارق المفتوحة داخل المختبرات. يرمز إلى الطاقة المنطلقة أو المتولدة من التفاعلات التي تحدث عند ضغط ثابت في بعض الأحيان بالرمز 4 ولتسهيل قياس أو دراسة تغيرات الطاقة التي ترافق تلك التفاعلات وضع الكيميائيون خاصية أسموها المحتوى الحراري. ويعرّف المحتوى الحراري (H) بأنه مقدار الطاقة الحرارية المخزنة في مول واحد من المادة تحت ضغط ثابت. 4Fe(s)+302(g) المواد المتفاعلة وعلى الرغم من عدم مقدرتك على قياس الطاقة الفعلية أو المحتوى الحراري التفاعل الكيميائي الذي يحدث في الكمادة الساخنة حرارة إلى المحيط للمادة إلا أنه يمكنك أن تقيس التغير في المحتوى الحراري، وهو كمية الحرارة الممتصة أو المنطلقة في التفاعل الكيميائي، ويسمى التغير في المحتوى الحراري المحتوى للتفاعل الحراري ( أو حرارة التفاعل ) (AH). لقد تعلمت سابقا أن الرمز المسبوق بالحرف اليوناني دلتا (A) يعني التغير في خاصية ما. لذا فإن Han يعني الفرق بين المحتوى الحراري للمواد التي توجد عند نهاية التفاعل Hinal والمحتوى الحراري للمواد الموجودة في البداية Hinitial . AH = Hfinal - Hinitial ولأن المواد المتفاعلة هي التي تكون عند بداية التفاعل reactants، والمواد الناتجة توجد عند نهايته Products ، يمكن التعبير عن A Hon بالمعادلة AHxnHproducts - Hreactants إشارة المحتوى الحراري للتفاعل تذكر التفاعل الكيميائي الذي يحدث في الكمادة الساخنة. -2Fe₂O₂(s) AH=-1625 kJ الناتج تفاعل طارد للطاقة AH < 0 4Fe(s)+302(g) 2Fe2O3(s) + 1625 kJ الشكل - يشير السهم المتجه إلى أسفل يتبين من معادلة التفاعل أن المواد المتفاعلة في هذا التفاعل الطارد للحرارة إلى أن 1625 من الحرارة انطلقت إلى تفقد حرارة، لذلك يكون Hproducts < Hreactants، لذا عند طرح Hreactants من المحيط، في التفاعل بين الحديد والأكسجين H products التي كميتها أصغر نحصل على قيمة سالبة لـ AHm، ويقودنا ذلك إلى التكوين Fe2O3. يمكن استخدام كمادة أن تغيرات المحتوى الحراري للتفاعلات الطاردة للحرارة سالبة دائما. لذلك ساخنة من هذا النوع لتدفئة الأيدي الباردة. فإن معادلة التفاعل الذي يحدث في الكمادة الساخنة والتغير في محتواه الحراري اشرح كيف يبين المخطط أن التفاعل تكتب عادةً كما يأتي: طارد للحرارة. 4Fe(s)+302(g) →2Fe2O3(s) AH-1625 kJ ويبين الشكل - مخطط التغير في المحتوى الحراري. وزارة التعليم Mining Education 2073-1445

الشكل 28 يبين السهم الذي يشير إلى أعلى أن 27 من الحرارة قد تم امتصاصها من المحيط في أثناء عملية إذابة NHNO3 يعد هذا التفاعل الأساس في صناعة الكمادة طريقة عمل الكمادة الباردة حرارة إلى المحيط (المواد الناتجة) NH, Gal + NO, loại AH +27 kJ (المواد المتفاعلة) عملية ماسة للطاقة 0 AM ..NH,NO3(s) الباردة: فعند وضع الكمادة على الآن تذكر عملية الكمادة الباردة. كاحل الشخص يزود الكاحل 27 kJ + NHNO3(s) →NH(aq) + NO3(aq) الكمادة بالحرارة و يبرد هو في هذه العملية الماصة للحرارة يكون H products > Hreactants، لذلك عندما تطرح Hreactants بدوره من الكمية الكبرى H products نحصل على قيمة موجبة لـ A. يكتب الكيميائيون حدد ما مقدار الطاقة التي معادلة التفاعل الذي يحدث في الكمادة الباردة والتغير في محتواه الحراري بالطريقة الآتية: تمتصها نترات الأمونيوم عند NH4NO3(s) → NH(aq) + NO3(aq) AHrxn = 27 kJ استعمال الكمادة الباردة ؟ يبين الشكل - التغير في الطاقة في الكمادة الباردة، حيث يزيد المحتوى الحراري للنواتج بمقدار 27 على المحتوى الحراري للمواد المتفاعلة؛ لأنه تم امتصاص طاقة. لذلك تكون إشارة AH لهذا التفاعل وجميع التفاعلات والعمليات الماصة للحرارة موجبة. تذكر أن إشارة AH سالبة للتفاعلات والعمليات الطاردة للحرارة. التغير في المحتوى الحراري AH يساوي الحرارة المكتسبة أو المفقودة في أي تفاعل أو عملية تحدث عند ضغط ثابت. ولأن جميع التفاعلات الواردة في هذا الفصل تحدث عند ضغط ثابت يمكنك أن تفترض أن Hon = 4 التقويم 2-2 الخلاصة : 16 الفكرة الرئيسة صف كيف تحسب كمية الحرارة المكتسبة أو المنطلقة تعرف الكيمياء الحرارية الكون على أنه من المادة عندما تتغير درجة حرارتها؟ النظام مع المحيط. 17. اشرح لماذا تكون إشارة Ham سالبة للتفاعل الطارد للحرارة؟ تسمى كمية الحرارة المفقودة أو المكتسبة 18. اشرح لماذا يشكل الحجم المعلوم من الماء جزءا مهما من المسعر؟ في النظام في أثناء التفاعل أو العملية التي 19. اشرح لماذا يجب أن تعرف الحرارة النوعية للمادة حتى تحسب الحرارة تتم تحت ضغط ثابت التغير في المحتوى الحراري (AH). المكتسبة أو المفقودة من المادة نتيجة تغير درجة الحرارة؟ 20. صف معنى النظام في الديناميكا الحرارية، واشرح العلاقة بين النظام والمحيط والكون. عندما يكون Han موجبا يكون 21. احسب الحرارة النوعية (8) / لمادة مجهولة؛ إذ تطلق عينة كتلتها g 2.50 التفاعل ماصا للحرارة، أما عندما يكون AH سالبًا فيكون التفاعل طاردًا بالجدول 1 2 صفحة 58 22 صمّم تجربة صف خطوات العمل التي يمكنك أن تتبعه النوعية لقطعة فلز كتلتها 45.08 . منها 12.0cal عندما تتغير درجة حرارتها من 25°C إلى 20.0°C (استعن للحرارة. ... وزارة التعليم 310 Ministry of Education 2023-1445