بعض التفاعلات الكيميائية تطلق الطاقة بالحرارة. بمعنى آخر ، ينقلون الحرارة إلى محيطهم. تُعرف هذه التفاعلات الطاردة للحرارة : “Exo” يتعلق بالتفاعلات الخارجية أو الخارجية ، و “الحرارية” تعني الحرارة.
بعض الأمثلة على التفاعلات الطاردة للحرارة تشمل الاحتراق (الاحتراق) ، تفاعلات الأكسدة (الصدأ) وتفاعلات التعادل بين الأحماض والقلويات. العديد من العناصر اليومية مثل تدفئة اليد وعلب القهوة وغيرها من المشروبات الساخنة ذاتية التسخين تخضع لتفاعلات طاردة للحرارة.
لحساب كمية الحرارة المنبعثة في تفاعل كيميائي ، استخدم المعادلة Q = mc ΔT ، حيث Q هي الطاقة الحرارية المنقولة (بالجول) ، m هي كتلة السائل الذي يتم تسخينه (بالكيلوجرام) ، c هي المعادلة المحددة السعة الحرارية للسائل (جول لكل كيلوغرام درجة مئوية) ، و T هي التغير في درجة حرارة السائل (درجات مئوية).
الفرق بين الحرارة ودرجة الحرارة
من المهم أن تتذكر أن درجة الحرارة والحرارة ليسا نفس الشيء. درجة الحرارة هي مقياس لمدى سخونة شيء ما ، حيث تُقاس بالدرجات المئوية أو درجات فهرنهايت ، بينما الحرارة هي مقياس للطاقة الحرارية الموجودة في جسم مُقاس بالجول.
عندما تنتقل الطاقة الحرارية إلى جسم ما ، فإن زيادة درجة حرارته تعتمد على:
- كتلة الجسم
- المادة التي يتكون منها الكائن
- كمية الطاقة المطبقة على الجسم
كلما زادت الطاقة الحرارية المنقولة إلى جسم ما ، زادت درجة حرارته.
السعة الحرارية محددة
السعة الحرارية النوعية ( ج ) للمادة هي كمية الطاقة اللازمة لتغيير درجة حرارة 1 كجم من المادة بمقدار وحدة درجة حرارة واحدة. المواد المختلفة لها سعات حرارية مختلفة ، على سبيل المثال ، الماء له سعة حرارية محددة تبلغ 4181 جول / كجم درجة مئوية ، والأكسجين له سعة حرارية محددة تبلغ 918 جول / كجم درجة مئوية ، والرصاص له سعة حرارية محددة تبلغ 128 جول / كجم درجة مئوية.
حاسبة الطاقة الحرارية
لحساب الطاقة المطلوبة لرفع درجة حرارة كتلة معروفة من مادة ما ، يمكنك استخدام صيغة الحرارة المحددة:
س = م × ج × ΔT
Q هي الطاقة المنقولة بالجول ، m كتلة المواد بالكيلو جرام ، c هي السعة الحرارية النوعية بوحدة J / كجم درجة مئوية ، و ΔT هي تغير درجة الحرارة بالدرجات C في صيغة الحرارة المحددة.
إطلاق آلة حاسبة الحرارة
تخيل أن 100 جم من حمض تم خلطه مع 100 جم من مادة قلوية ، مما أدى إلى زيادة درجة الحرارة من 24 درجة مئوية إلى 32 درجة مئوية.
يمكن اختزال معادلة تفاعل التعادل بين حمض وقلوي إلى:
H + + OH – > H2O
الصيغة المستخدمة: Q = mc ∆T
الكتلة = م = 100 جم + 100 جم / 1000 جم لكل كجم = 0.2 جم (رقم واحد مهم)
السعة الحرارية النوعية للماء = c = 4،186 J / kg درجة مئوية.
التغير في درجة الحرارة = ΔT = 24 درجة مئوية – 32 درجة مئوية = -8 درجة مئوية
Q = (0.2 كجم) (4،186 J / كجم درجة مئوية) (-8 درجات مئوية)
Q = -6،688 J ، مما يعني إطلاق 6،688 جول من الحرارة.
