If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Ако си зад уеб филтър, моля, увери се, че домейните *. kastatic.org и *. kasandbox.org са разрешени.

Основно съдържание
Текущ час:0:00Обща продължителност:12:35

Топлина на образуване

Видео транскрипция

В последното видео дефинирах енталпията Н като сума на вътрешната енергия и налягането на системата по обема ѝ, това е една почти случайна дефиниция. Но знаем, че това е валидна променлива на състоянието. Без значение какъв път изминаваме, винаги имаме една и съща стойност. Защото тя е сбор на други валидни променливи на състоянието. Това само по себе си не е кой знае колко полезно. Но в последното видео видяхме, че ако приемем, че налягането е константа, това е голямо опростяване, но то е важно за повечето химични реакции. Защото повечето химични реакции, сещаш се, на плажа с колбите, и тогава имаме стандартна температура и налягане, или поне налягане, които не се променят по време на протичане на реакцията. Ако приемем, че налягането е константа, тогава промяната на енталпията е равна на топлината, добавена към системата при постоянно налягане. Това Р тук показва, че имаме топлина, добавена при постоянно налягане. Добре. Как можем да използваме тези концепции? Нека имам някакъв чист въглерод под формата на графит, нека да е 1 мол въглерод. Добавям два мола чист водород. Той ще бъде газ и ще е като молекула, нали? Ако имам водород в газообразно състояние, например в балон, няма да имам отделни атоми водород. Ще имаме двуатомни молекули. И ако протече реакция, ще получа един мол метан СН4. Но това не е всичко, което ще се получи. Ще се отдели някакво количество топлина. Ще произведем 74 килоджаула топлина. Плюс 74 kJ топлина за 1 мол метан. Използвам малка буква за кило. Когато се получава един мол метан. Какво се случва тук? Първо, колко топлина е добавена към системата? И нека да приемем, че тази топлина просто се освобождава от системата. Това не е адиабатен процес. Системата не е изолирана. Топлината просто се отделя. Просто напуска. Отдава се. Въпросът ми е колко... започнах с този съд, който е при нормално налягане, постоянно налягане. И имам някакви... искам да направя въглерод. Ще го направя в сиво. Тук имам купчинка от твърд въглерод. Някакъв вид прах може би. И имам газообразен водород. Всяка от тези точки е два атома водород. И после разклащам съда или нещо такова, протича реакция и аз получавам газообразен метан. Ще го направя зелен. Имам метан газ и се отделиха 74 kJ топлина. Колко топлина е добавена в системата? Имаме отделена топлина. Отделиха се 74 kJ топлина. Значи топлината, добавена към системата, е –74 kJ. Нали така? 74. Но запомни, че ни интересува топлината, добавена към системата, тя е –74 kJ. И аз току що ти показах, че това е точно същото като промяната на енталпията. Какво означава това? Каква е енталпията на системата? Тя ще бъде по-ниска, нали? Защото енталпията... промяната на енталпията е крайната енталпия минус началната енталпия на системата. И получаваме отрицателно число. Получихме –74 kJ. Това е по-малко от това с –74 kJ. Затова тази енталпия е по-малка от тази енталпия тук. Ако трябва да направим графика, на която да представим реакцията, нека това да бъде времето, докато реакцията се извършва, тук на тази ос. На оста у ще бъде енталпията. Реакцията започва при начална енталпия Hi, това е ето тук. Това е началото на реакцията. Ще го направя жълто като нашия съд. Започваме ето тук. И после разклащаме, тук няма да разглеждаме енергия на активация, но може да има някакво понижение, кой знае. След това имаме крайната енталпия. Стигаме до крайната енталпия тук, след като е протекла реакцията. Ето това състояние тук е Н крайно. И виждаме, че енталпията е намаляла. И интересното тук е, че не ни интересува абсолютната стойност на енталпията тук или тук. С енталпията ние един вид изразяваме какво е топлинното съдържание на системата. И щом имаме по-малко топлинна енергия в системата тук, значи е била отделена енергия. Ти го знаеш от самото начало, нали? Аз ти казах, че е отделена енергия. Наричаме такъв процес екзотермичен. Но ако тръгнем по обратния път, ако искаме да тръгнем от метана обратно, тогава трябва да добавим топлина. Ако искаме реакцията да протече обратно, трябва да добавим топлина, за да имаме положително ΔН, това е ендотермична реакция. Когато при реакцията се отделя топлина, тя е екзотермична. Когато реакцията се нуждае от топлина, тя е ендотермична. Сега може да ме попиташ: Сал, от къде дойде тази енергия? Имаме тази начална енталпия. А тук е странното определение за енталпията, и тук имаме тази друга енталпия. И приемаме, че налягането е постоянно. Да приемем, че обемът не се променя много или изобщо не се променя. Така че по-голямата част от промяната е от вътрешната енергия, нали? Тук имаме по-висока вътрешна енергия, а тук по-ниска вътрешна енергия, поради което се понижава енталпията. Тази промяна на вътрешната енергия е всъщност преобразуване на потенциалната енергия в отделената топлина. Тук се отдели топлина, 74 kJ и вътрешната енергия се понижи. И всичко това ни дава представа, че ако знаем колко топлина е нужна за образуване на някакви продукти, тогава можем да изчислим колко топлина ще се отдели или погълне при различните реакции. И тук ще въведа едно ново понятие. Това е топлина на образуване или понякога се нарича промяна на енталпията при образуване. Така че това е промяната на енталпията при образуване. И обикновено се дава при някаква стандартна температура и налягане. Така че тук слагаме едно малко... понякога е просто кръгче. И това е каква е промяната на енталпията за получаване на някаква молекула от съставящите я елементи. Например за метана , ако тук имаме метан, и искаме да разберем топлината на образуване, казваме: ако получаваме метан от съставящите го елементи, колко е ΔН за тази реакция? Тъкмо научихме, че ΔН за тази реакция е –74 kJ. Което означава, че при получаването на метан от съставящите го елементи от неговите съставни блокчета, ако мога да кажа така, се отделят 74 kJ енергия. Това е екзодермична реакция. Понеже се отделя топлина, можеш да кажеш, че метанът е в по-ниско енергийно състояние, с по-ниска потенциална енергия от тези приятели тук. И понеже има по-ниска потенциална енергия, той е много стабилен. Можем да го разглеждаме и така: ако имаме един връх и една долина, и имаме топка. Това сравнение не е съвършено. Но все пак помага да си представим потенциалната енергия. Когато си долу, с по-ниска потенциална енергия, тогава си по-стабилен. И затова в ежедневието, ако имаш някакъв метан наоколо, поради това, че той има отрицателна топлина на образуване, или стандартна топлина на образуване, или негативна стандратна промяна на енталпията на образуване, всички тези са едно и също нещо, това означава, че метанът е по-стабилен в сравнение със своите съставни елементи. Помисли върху това. Не е необходимо да ги наизустяваш, просто ги разбери какво са. Аз копирах всичко това... всъщност нека взема оригиналните таблици от Уикипедия. Това е копирано директно от Уикипедия. Това е стандартната топлина на образуване на куп неща. И ако погледнеш тук - дали имат метан - ето това, което разглеждаме. Тук ΔН за реакцията за образуване на метан е... Тази таблица ни казва, че ако имаме твърд въглерод плюс два мола газообразен водород и се получи един мол метан, енталпията тук минус енталпията тук е, т.е. промяната на енталпията за тази реакция е, при стандартна температура и налягане, тя ще бъде –74Kj за мол. Тук всичко е дадено за мол. Ако имаме един мол от това и два мола от това, се получава един мол метан и се освобождава 74 kJ топлина. Това е стабилна реакция. Тук има няколко интересни неща, ще използвам тази таблица и в следващите клипове. Виж тук, моноатомния кислород има положителна стандартна температура на образуване. Което означава, че е необходима енергия за образуването му. Нали? Защото, когато имаш реакция... ще го напиша така. 1/2 молекулен кислород като газ за един мол кислород в газообразно състояние. Това означава, че това състояние има по-висока енергия от това. За да протече тази реакция трябва да добавиш енергия. Да сложиш енергия от другата страна. Плюс 249 джаула. Може да кажеш: Хей, Сал, в това няма смисъл. Кислородът си е просто кислород. Защо има топлина на образуване за кислорода? Това е така, защото винаги използваме чистия елемент като начална точка. Ако имаме кислород, той ще бъде във вида О2. Ако имаме водород, той ще бъде като Н2. Ако имаме азот, той ще бъде като N2. Но въглеродът ще бъде просто С, в неговата твърда форма като графит. Топлината на образуване се отнася за тази форма, в която обикновено се намира веществото в чист вид. Не е задължително да е като атоми, макар понякога да е. В следващото видео ще използваме тази таблица, която е много удобна и аз копирах части от нея, за да решаваме задачи. В това последно видео представих топлината на образуване и поразсъждавахме за нея. В следващите видеа ще използваме тази таблица, със стандартна топлина на образуване, за да намираме дали реакциите са ендотермични, т.е. поглъщат топлина, или екзотермични, т.е. отделят топлина, и ще намираме количеството топлина.