الكيمياء الحرارية والمسعرية
تُحدد الكيمياء الحرارية كمية الحرارة الممتصة أو المنبعثة من التفاعلات الكيميائية، وتُعد المسعرية الفن التجريبي لقياس تلك الحرارة للحصول على إنثالبيات التفاعل والسعات الحرارية.
Definition
الكيمياء الحرارية هي دراسة الحرارة المنبعثة أو الممتصة في التفاعلات الكيميائية وتغيرات الطور، والمسعرية هي مجموعة الطرق التجريبية التي تقيس هذه الحرارات والسعات الحرارية للمواد.
Scope
يغطي هذا الموضوع التغيرات الحرارية المصاحبة للتفاعلات الكيميائية: الإنثالبيات القياسية للتكوين والاحتراق والتفاعل؛ قانون هس للجمع الحراري الثابت؛ اعتماد إنثالبي التفاعل على درجة الحرارة من خلال قانون كيرشوف؛ وإنثالبيات الروابط. كما يغطي التقنيات المسعرية المستخدمة لقياس هذه الكميات، بما في ذلك المسعرية القنبلية والمسعرية ذات الضغط الثابت والمسعرية المسحية التفاضلية، بالإضافة إلى قياس السعة الحرارية. وتُعالج التنبؤات الميكانيكية الإحصائية للسعات الحرارية ضمن الديناميكا الحرارية الإحصائية.
Core questions
- كيف يسمح قانون هس بدمج إنثالبيات التفاعل من إنثالبيات التكوين المجدولة؟
- كيف يصف قانون كيرشوف اعتماد إنثالبي التفاعل على درجة الحرارة؟
- كيف تقيس المسعرات القنبلية والمسعرات ذات الضغط الثابت تغيرات الطاقة الداخلية والإنثالبي؟
- كيف تُستخدم إنثالبيات الروابط لتقدير إنثالبيات التفاعل؟
Key concepts
- الإنثالبيات القياسية للتكوين والتفاعل
- قانون هس للجمع الحراري الثابت
- قانون كيرشوف والسعة الحرارية
- المسعرية القنبلية والمسعرية ذات الضغط الثابت
- إنثالبيات الروابط
Key theories
- قانون هس
- بما أن الإنثالبي دالة حالة، فإن تغير الإنثالبي للتفاعل هو نفسه بغض النظر عن المسار المتخذ، لذا يمكن جمع وطرح إنثالبيات التفاعل من إنثالبيات التكوين القياسية المجدولة.
- قانون كيرشوف لاعتماد درجة الحرارة
- يتحكم في تغير إنثالبي التفاعل مع درجة الحرارة الفرق في السعات الحرارية بين النواتج والمتفاعلات، مما يسمح بتصحيح الإنثالبيات المقاسة عند درجة حرارة معينة إلى درجة حرارة أخرى.
Clinical relevance
توفر الكيمياء الحرارية والمسعرية قيم الوقود وحرارات التفاعل اللازمة لهندسة الطاقة والاحتراق، والبيانات الحرارية لسلامة العمليات والمفاعلات، وطاقة الاستقرار والطي المقاسة بواسطة المسعرية المسحية التفاضلية والمسعرية المعايرة متساوية الحرارة في الكيمياء الحيوية، والمحتوى الطاقي الغذائي للأطعمة.
History
بدأت المسعرية بمسعر الجليد للافوازييه ولابلاس في ثمانينيات القرن الثامن عشر؛ وأسس هس قابلية جمع حرارات التفاعل في عام 1840، وجعلت المسعرية القنبلية لبرتيلو في القرن التاسع عشر القياس المنهجي لإنثالبيات الاحتراق والتكوين أساسًا للكيمياء الفيزيائية.
Key figures
- Germain Henri Hess
- Antoine Lavoisier
- Marcellin Berthelot
Related topics
Seminal works
- atkins2018
- mcquarrie1997
Frequently asked questions
- ما الفرق بين المسعر القنبلة والمسعر ذي الضغط الثابت؟
- يحافظ المسعر القنبلة على التفاعل عند حجم ثابت ويقيس تغير الطاقة الداخلية، بينما يقيس المسعر ذو الضغط الثابت، المفتوح للغلاف الجوي، تغير الإنثالبي مباشرة؛ ويرتبط الاثنان بالعمل المنجز ضد الضغط عندما تتمدد الغازات أو تنكمش.
- لماذا تُعرّف إنثالبيات التكوين بالنسبة للعناصر؟
- لا يمكن قياس الإنثالبيات المطلقة، لذا يلزم وجود مرجع؛ وتعيين إنثالبي تكوين صفري للعناصر في حالاتها القياسية يوفر خط أساس ثابتًا يمكن من خلاله حساب إنثالبي تكوين أي مركب، وبالتالي أي إنثالبي تفاعل.