소개
일정한 부피로 진화하고 일정한 압력에서 열 변화는 열량계를 사용하여 측정됩니다. 프로세스를 칼로리 측정 라고합니다 . 폭탄 열량계는 ∆U를 측정하는 데 사용되며 커피 칼로리 미터는 ∆H를 측정하는 데 사용됩니다.
칼로리 측정 또한 반응이 흡열인지 또는 발열인지를 결정하는 데 도움이됩니다. 이제 칼로리 측정법 를 자세히 이해해 보겠습니다 IS.
열량 측정이란 무엇입니까?
칼로리 측정 ∆U 및 ∆H의 측정 과정입니다. 이 과정에는 열량계 사용이 포함됩니다. 이 기술에는 알려진 액체 부피에 용기 또는 열량계를 침수하는 것이 포함됩니다. 공정 동안 진화 된 열은 알려진 액체와 열량계의 열 용량의 차이를 계산하여 평가됩니다.
열량 측정을 수행하는 두 가지 방법이 있습니다.
- ∆ 인 상수-볼륨 하에서 u
- 일정한 압력 하에서 ∆ h
칼로리 측정 내부 에너지와 엔탈피를 결정하기 위해 온도 측정 방법을 사용합니다. 간단히 말해서,이 과정은 물질에서 전달되는 열량을 측정합니다.
다른 유형의 열량 측정 분석 기술은 다음과 같습니다.
- 흡착 칼로리 측정
- 등온 미세 칼로리 측정
- 반응 칼로리 측정
- 등온 적정 칼로리 측정
∆U 및 ∆H의 측정 과정을 이해하기 전에 앞으로 나아 가기 전에 엔탈피와 내부 에너지가 무엇인지 간략하게 알려주십시오.
.엔탈피 란 무엇입니까?
엔탈피는 화학 반응 동안 진화 또는 흡수되는 열 에너지입니다. 엔탈피는 대문자 H로 표시됩니다. 반면에, 엔탈피의 변화는 ∆H로 작성됩니다. 여기서 델타는 에너지의 변화를 상징합니다.
에너지 단위는 줄라도 또는 킬로 줄입니다.
다시 말해, 엔탈피는 또한 화학 반응의 내부 에너지의 합으로 정의 될 수있다. 내부 에너지의 변화는 화학 반응 중에 만 발생하기 때문입니다. 내부 에너지의 이러한 변화는 엔탈피 변화로 계산됩니다.
h =u + pv
여기서,
h =엔탈피
u =모든 내부 에너지의 합
p =압력
V =볼륨
엔탈피는 내부 에너지의 합계와 시스템의 부피를 주어진 압력으로 유지하는 데 필요한 에너지입니다. PV는 시스템을위한 공간을 만들기 위해 환경에서 수행 해야하는 작업을 나타냅니다.
또한 Hess의 법칙에 따르면 엔탈피 변화는 화학 반응이 취하는 경로와 독립적으로 남아 있습니다. 한 단계에서 발생하는 특정 반응의 엔탈피 변화는 완료하기 위해 여러 단계를 취하는 동일한 화학 반응과 같습니다.
엔탈피는 화학 반응의 초기 및 최종 단계에 달려 있으므로 상태 기능입니다.
내부 에너지 란 무엇입니까?
내부 에너지는 운동 및 잠재적 에너지의 합과 같습니다. 잠재적 에너지는 시스템에 저장된 정적 에너지입니다. 반면, 운동 에너지는 분자의 움직임으로 인해 방출되는 에너지입니다.
내부 에너지는 대문자 U로 표시됩니다. 내부 에너지의 변화는 ∆U로 표시되며 델타는 변화를 나타냅니다.
내부 에너지의 변화는 두 가지 요인으로 인한 것입니다.
- 열이 흡수되거나 방출 될 때 화학 반응에서 열 전달.
- 일을함으로써
따라서 내부 에너지 변화는 다음과 같이 작성 될 수 있습니다.
∆U =Q + W
여기서,
Q =열 전달
w =시스템에서 또는 시스템에서 수행 된 작업
∆U 측정
화학 반응에서 일정한 부피 또는 내부 에너지 변화로 진화 한 열은 폭탄 열량계를 사용하여 측정됩니다.
폭탄 열량계는 폭탄으로 알려진 내부 용기로 구성됩니다. 덮개는 강한 강철로 만들어졌으며 금속 나사와 뚜껑이 단단히 고정되어 있습니다. 내부 용기는 물을 함유 한 더 큰 절연 용기로 둘러싸여 있습니다. 또한 온도계와 물에 볶은 교반기가 있습니다.
알려진 양의 가연성 물질이 백금 컵에서 촬영됩니다. 플래티넘 컵에는 연소 과정을 시작하기 위해 와이어가 부착되어 있습니다. 그런 다음 폭탄을 단단히 밀봉 한 후 과도한 산소로 가압됩니다. 이제 폭탄이 물로 채워진 더 큰 용기에 담겨 있습니다.
그런 다음 전류는 폭탄의 백금 컵에 부착 된 필라멘트를 통과하여 연소 과정을 점화시킵니다. 연소가 발생함에 따라 물의 온도가 상승합니다. 온도 상승은 Beckman 온도계를 사용하여 측정됩니다. 부피가 변하지 않기 때문에 열 변화는 연소 열과 같습니다.
이제 절차 동안 열 진화 된 열의 양은 물과 열량계에 의해 흡수되는 열과 같습니다.
열량계에 의해 흡수 된 열을 계산하기 위해 :
Q1 =K.ΔT
여기서,
k =MC CC와 동일한 열량계 상수 (여기서 MC는 열량계의 질량이고 CC는 열량계의 열 용량)
열량계 상수는 연소 열이 또한 알려진 표준 샘플의 알려진 양을 태워서 평가할 수 있습니다.
물에 흡수되는 열을 계산하기 위해 :
Q2 =MW CW ΔT
여기서,
MW =물의 몰 질량
CW =물의 어금니 열 용량
(4.184 KJ K-1 mol-1)
따라서 과정에서 진화 된 열을 계산하기 위해 :
ΔUC =Q1 + Q2
=K.ΔT + MW CW ΔT
=(k+mw cw) Δt
∆H 측정
커피 컵 열량계는 일정한 압력, 즉 ∆H에서 진화 된 열을 측정하는 데 사용됩니다. 스티로폼 컵은 커피 컵 열량계에 사용됩니다.
그것은 좋은 단열 벽으로 작용하여 환경에 대한 반응 중에 발생하는 열의 전달을 방지합니다. 컵 내의 물은 모든 열 에너지를 흡수합니다. 우리는 볼륨을 크게 바꾸지 않는 반응에 대해이 접근법을 활용할 수 있습니다.
물 온도의 변화는 화학 공정 동안 흡수되거나 진화 된 열과 같습니다. 다음 방정식에서 계산됩니다.
Q =MW CW ΔT
여기서,
MW =물의 몰 질량
CW =물의 어금니 열 용량 (4.184 KJ K-1 mol-1)
300k에서 연소 에틸렌의 엔탈피를 계산하려면 예를 들어
.일정한 부피 ∆U =-1406 kj
에서 연소 열을 취하십시오.연소 반응 :
C2H4 (g) + 3O2 (g) → 2CO2 (g) + 2H2O (l)
ΔU =-1406 kJ
∆N =NP (G) - NR (G)
∆N =2 -4 =-2
∆H =∆U + ∆NGRT
∆H =-1406 + ((-2) x 8.314 × 10-3 × 300)
∆H =-1410.9 kj
결론
칼로리 측정 ∆U 및 ∆H의 측정은 열역학에서 중요한 주제입니다. 시험에서 잘 수행하기 위해 엔탈피 및 내부 에너지의 모든 방정식과 측정 과정을 이해해야합니다.
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