Chemistry Energy (2-1) PDF

‫الكيمياء‬ ‫الطاقة(‪)2-1‬‬ ‫الطاقة ‪ :‬تعرف بأنها القدرة على بذل شغل أو انتاج حرارة‬ ‫طاقة وضع‪ :‬طاقة تعتمد على تركيب أو موضع جسم ما‬ ‫أشكال الطاقة‬ ‫طاقة حركية‪ :‬تنجم عند حركة الأجسام‬ ‫💡‬ ‫مثال ‪ :‬عندما يكون المتزل...

‫الكيمياء‬ ‫الطاقة(‪)2-1‬‬ ‫الطاقة ‪ :‬تعرف بأنها القدرة على بذل شغل أو انتاج حرارة‬ ‫طاقة وضع‪ :‬طاقة تعتمد على تركيب أو موضع جسم ما‬ ‫أشكال الطاقة‬ ‫طاقة حركية‪ :‬تنجم عند حركة الأجسام‬ ‫💡‬ ‫مثال ‪ :‬عندما يكون المتزلج في نقطة البداية في أعلى المسار أكبر طاقة وضع ولا‬ ‫يكون لها طاقة حركية ‪ ،‬ولكن إذا بدا الحركة تتحول طاقة الوضع إلى طاقة حركية‬ ‫على طول المسار‬ ‫من الممكن أن تتحول الطاقة من شكل إلى آخر ‪ ،‬ولكنها محفوظة‬ ‫ترتبط الطاقة الحركية للمادة مباشرة مع الحركة الدائمة العشوائية لجسيماتها‬ ‫💡‬ ‫عندما ترتفع درجة الحرارة تزداد حركة الجسيمات‬ ‫أنواع الذرات في المادة‬ ‫عدد الروابط الكيميائية التي تربط الذرات معا ونوعها‬ ‫على ماذا تعتمد الطاقة ؟‬ ‫طريقة ترتيب هذه الذرات‬ ‫قانون حفظ الطاقة ‪ :‬مجموع الطاقة يبقى ثابتا ويعرف ايضا بالقانون الأول في الديناميكا الحرارية‬ ‫يعد غاز البروبان وقود مما للطهو والتسخين وتحرر طاقة الوضع الخاصة به على شكل حرارة‬ ‫طاقة الوضع الكيمائية ‪ :‬الطاقة المخزنة في الروابط الكيمائية للمادة‬ ‫الكيمياء‬ ‫‪1‬‬  ‫💡‬ ‫مثال ‪ :‬طاقة الوضع الكيمائية في البروبان تنتج عن ترتيب ذرات الكربون والهيدروجين وقوة الروابط التي تربط‬ ‫بينها‬ ‫🔑‬ ‫يعد الأوكتان المكون الرئيس في الجاوزلين ويستعمل الرمز ‪q‬للدلالة على الحرارة‬ ‫الحرارة ‪ :‬طاقة تنتقل من الجسم الساخن إلى الجسم الأبرد‬ ‫عندما يفقد الجسم الطاقة يسمى طارد‬ ‫عندما يمتص الجسم الطاقة يسمى ماص‬ ‫هنالك عالقة طردية بين درجة الحرارة وحركة الجسيمات‬ ‫درجة الحرارة ‪ :‬هي قياس لمعدل الطاقة الحركية لجسيمات موجودة في جزء معين من المادة‬ ‫الجول‪ :‬لقياس الطاقة والحرارة) ‪( j‬‬ ‫السعر ‪ :‬كمية الحرارة الالزمة لرفع درجة حرارة ‪ 1‬جرام من‬ ‫وحدات قياس الحرارة‬ ‫الماء النقي بدرجة ‪ 1‬سيلزية‬ ‫السعر الغذائي ‪ :‬مقياس الطاقة للحرارة الناتجة عن غذاء‬ ‫عالقات الوحدات قياس الحرارة‬ ‫السعر والجول ‪1 cal = 4.184j //‬‬ ‫‪1Cal =1000 cal‬‬ ‫طاقة الوضع تعتمد على تركيب المادة‬ ‫طاقة الحركة ‪ :‬حركة الجسيمات ودرجة الحرارة‬ ‫الحرارة النوعية ‪ :‬كمية الحرارة الالزمة لرفع درجة حرارة جرام واحد من تلك المادة درجة ‪ 1‬سيلزلية‬ ‫الكيمياء‬ ‫‪2‬‬  ‫الفرق بين السعر والحرارة النوعية ️⚠‬ ‫بأن الحرارة النوعية الكمية الالزمة من المادة التي نود قياسها كم نتحاج لرفعها درجة واحدة سيلزية‬ ‫ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ‬ ‫والسعر هو كمية الحرارة الالزمة لرفع درجة ‪ 1‬جرام من الماء النقي بدرجة سيلزية واحدة‬ ‫🔑‬ ‫الاسمنت يمتص الحرارة اقوى من الماء ويحتاج إلى ‪ 0.84‬جول لكي يتساوى مع الحرارة للماء إذا تساوي‬ ‫بالكتلة‬ ‫قانون الحرارة النوعية‬ ‫الحرارة الممتصة او المنطلقة وحدتها جول ‪q:‬‬ ‫‪q=c*m*tf-ti‬‬ ‫ودلتا ‪t‬وهي فرق الحرارة النهائية ناقص الحرارة الابتدائية ‪tf-ti:‬‬ ‫الحرارة النوعية ووحدة قياسها ’‪c: j/g*c‬‬ ‫كتلة المادة ووحدتها جرام ‪m:‬‬ ‫🔑‬ ‫الخاليا الكهروضوئية ‪ :‬تحول الإشعاع الشمسي مباشرة إلى كهرباء‬ ‫الحرارة(‪)2-2‬‬ ‫المسعر ‪ :‬جهاز معزول حراريا يستخدم لقياس كمية الحرارة الممتصة أو المنطلقة في أثناء عملية كيميائية أو فيزيائية‬ ‫ومن أنواعه مسعر القنبلة‬ ‫يتوقف إنتقال الحرارة في مسعر مصنوع من البوليسترين عندما تتساوى درجة حرارة الماء مع درجة حرارة الفلز‬ ‫الكيمياء الحرارية ‪ :‬تغيرات الحرارة التي ترفق التفاعالت الكيمائية وتغيرات الحالة‬ ‫الفزيائية‬ ‫أربع ذرات حديد في الحالة الصلبة ‪4fe(s) :‬‬ ‫ثالث جزئيات من الأكسجين في الحالة الغازية ‪3O_{2}(g) :‬‬ ‫‪4Fe(s) + 3 O 2(g) → 2F e 2 O 3(s) + 1625 kj‬‬ ‫ناتج التفاعل وهو أكسيد الحديد الثالث( ‪2fe_2O_3(s):‬‬ ‫الصدأ) في الحالة الصلبة‬ ‫كمية الطاقة الحرارية المنطلقة من التفاعل ‪1625 Kj :‬‬ ‫الكيمياء‬ ‫‪3‬‬  ‫النظام ‪ :‬جزء معين من الكون يحتوي على التفاعل أو العملية التي تريد دراستها‬ ‫المحيط ‪ :‬اي شيء غير النظام‬ ‫الكون = النظام ‪+‬المحيط‬ ‫💡‬ ‫تفاعل الكمادة الساخنة ( النظام) إلى يديك البارديتن ( جزء من المحيط)‬ ‫من المستحيل معرفة كمية الحرارة الكلية الموجودة في المادة لأنه تعتمد الحرارة الكلية على عوامل وبعض ️⚠‬ ‫هذه العوامل غير مفهومة‬ ‫🔑‬ ‫يمكن قياس كمية الطاقة المكتسبة أو المفقودة للكثير من التفاعالت باستخدام المسعر عند ضغط ثابت‬ ‫رمز الطاقة المنطلقة أو المتولدة من التفاعالت التي تحدث‬ ‫‪qp‬‬ ‫عن ضغط ثابت في بعض الأحيان‬ ‫​‬ ‫المحتوى الحراري مقدار الطاقة الحرارية المخزنة في مول واحد من المادة تحت‬ ‫ضغط ثابت‬ ‫🔑‬ ‫يرمز للمحتوى الحراري بالحرف ‪H‬‬ ‫على الرغم من عدم مقدرتك على قياس الطاقة الفعلية أو المحتوى الحراري للمادة إلا أنه يمكنك أن تقيس ️⚠‬ ‫التغير في المحتوى الحراري‬ ‫التغير في المحتوى الحراري ‪ :‬كمية الحرارة الممتصة أو المنطلقة في التفاعل الكيميائي‬ ‫🔑‬ ‫يسمى التغير في المحتوى الحراري بالمحتوى للتفاعل الحراري ( أو حرارة التفاعل )‬ ‫التفاعل الحراري ومعادلاته‬ ‫الكيمياء‬ ‫‪4‬‬  ‫رمز التفاعل الحراري‬ ‫‪ΔHrxn‬‬ ‫​‬ ‫ويعني الفرق بين المحتوى الحراري للمواد التي توجد عند‬ ‫‪ΔHrxn = Hf inal − Hinitial‬‬ ‫نهاية التفاعل والمحتوى الحراري الموجود في البداية‬ ‫​‬ ‫​‬ ‫​‬ ‫ويمكن التعبير عنها ايضا ب‬ ‫المحتوى الحراري للمواد الناتجة بعد إنتهاء ‪products:‬‬ ‫‪ΔHrxn = Hproducts − Hreactants‬‬ ‫التفاعل‬ ‫​‬ ‫​‬ ‫​‬ ‫المحتوى الحراري للمواد المتفاعلة ببداية ‪reactants:‬‬ ‫التفاعل‬ ‫🏻👌‬ ‫ويقودنا ذلك إلى أن التغيرات المحتوى الحراري للتفاعالت الطارد للحرارة سالبة دائما لأنه حرارة المواد الناتجة‬ ‫عن التفاعل اقل من المواد المتفاعلة ببداية التفاعل‬ ‫والماصة للحرارة تكون موجبة‬ ‫‪q = ΔHrxn‬‬ ‫عندما يكون الضغط ثابت فقط‬ ‫​‬ ‫المعادلات الكيمائية الحرارية (‪)2-3‬‬ ‫التغير في الطاقة جزء مهم من التفاعالت‬ ‫وتسمى المعادلات الكيميائية التي تكتب فيها رمز المحتوى الحراري بالمعادلات الكيمائية الحرارية‬ ‫وتكتب المعادلة الكيمائية الحرارية في صورة معادلة كيميائية موزونة تشتمل على الحالات الفيزيائية لجميع المواد‬ ‫المتفاعلة والناتجة والتغير في الطاقة‬ ‫حرارة الاحتراق ‪ :‬المحتوى الحراري الناتج عن حرق ‪1‬مول من‬ ‫‪ΔHcomb‬‬ ‫المادة احتراقا كامال‬ ‫​‬ ‫الرمز(‪ )°‬يبين أن تغيرات المحتوى الحراري قد تم تحديدها للمواد المتفاعلة والنواتج جميعها عند الظروف القياسية‬ ‫الظروف القياسية ‪ :‬تغيرات المحتوى الحراري عند ضغط جوي ‪ 1‬ودرجة حرارة ‪25‬‬ ‫حرارة التبخر المولارية ‪ :‬الحرارة الالزمة لتخبر ‪1‬‬ ‫‪ΔHvap‬‬ ‫مول من سائل‬ ‫الكيمياء‬ ‫‪5‬‬  ‫حرارة الانصهار المولارية ‪ :‬الحرارة الالزمة لصهر ‪1‬‬ ‫‪ΔHf us‬‬ ‫​‬ ‫مول من مادة صلبة‬ ‫🏻👌‬ ‫عملية تبخر السائل وصهر المادة الصلبة عمليتان ماصتان للحرارة‬ ‫قيمة حرارة التكثف المولارية وقيمة حرارة التبخر‬ ‫‪ΔHcound‬‬ ‫​‬ ‫المولارية متساويتان رقميان ولو اختلفا في‬ ‫الاشارة‬ ‫القيمة المجاورة هي قيمة حرارة التكثف المولارية‬ ‫قيمة حرارة التجمد المولارية وقيمة حرارة‬ ‫‪ΔHsolid‬‬ ‫​‬ ‫الانصهار المولارية لها القيمة الرقمية نفسها‬ ‫ولكنهما تختلفان في الإشارة‬ ‫القيمة المجاورة هي حرارة التمد المولارية‬ ‫حساب التغير في المحتوى الحراري (‪)2-4‬‬ ‫حمض الكبرتيك ‪ :‬وهو حمض قوي يصل إلى الارض على شكل مطر حمضي‬ ‫العلماء يستخدمون التغيرات في المحتوى الحراري فقط لنوع واحد من التفاعل وهو التفاعل الذي يتكون في المركب من‬ ‫عناصره في حالاتها القياسة‬ ‫ثالث أكسيد الكبريت ‪ :‬هو غاز حانخق يتسبب في إنتاج المطر الحمضي عندما يتخلط بالرطوبة الموجودة في الجو‬ ‫‪= 0.0kj/mol‬‬ ‫فرضية مصدر حرارة التكوين ‪ :‬حرارة التكوين‬ ‫تعتمد على العناصر في حالاتها القياسية‬ ‫مقدار التغير في الطاقة الحرارية‬ ‫‪ΔHf °‬‬ ‫هو مقدار‬ ‫​‬ ‫التغير في الطاقة الحرارية الذي يحدث عند تكوين مول‬ ‫واحد من المادة من عناصرها الأولية‪ ،‬بحيث تكون جميع‬ ‫المواد في حالاتها القياسية‬ ‫الكيمياء‬ ‫‪6‬‬  ‫النيتروجين والأكسجين في الحالة القياسية غازان ثنائيا الذرو لذا تكون حرارة التكوين لكل منهما صفرا‬ ‫‪∆Hrxn° = Σ∆Hf°(products) − Σ∆Hf‬‬ ‫معادلة التجميع لحساب حرارة‬ ‫التفاعل القياسة‬ ‫ملخص المفاهيم الرئيسية‬ ‫الطاقة هي القدرة على بذل شغل أو إنتاج حرارة‪ ،‬وتتواجد في شكلين رئيسيين‪ :‬طاقة وضع وطاقة حركية‬ ‫يمكن للطاقة أن تتحول من شكل إلى آخر مع الحفاظ على كميتها الإجمالية‬ ‫المحتوى الحراري للتفاعل يكون سالبًا في التفاعالت الطاردة للحرارة وموجبًا في التفاعالت الماصة للحرارة‬ ‫المعادلات الكيميائية الحرارية تشمل الحالات الفيزيائية للمواد والتغير في الطاقة‬ ‫الظروف القياسية تكون عند ضغط جوي ‪ 1‬ودرجة حرارة ‪ 25‬درجة مئوية‬ ‫حرارة التكوين القياسية تقاس عند تكوين مول واحد من المركب من عناصره في حالتها القياسية‬ ‫الكيمياء‬ ‫‪7‬‬