by Το σπρέι του διαιτητή
Το σπρέι που χρησιμοποιούν οι διαιτητές για να χαράξουν τις διάφορες γραμμές στο γήπεδο, περιέχει εκτός των άλλων τα αέρια προπάνιο και βουτάνιο.
Μείγμα Α, αποτελούμενο αποκλειστικά από το προπάνιο και το βουτάνιο που υπάρχει σε ένα τέτοιο σπρέι, έχει πυκνότητα 65/28 mg/mL. Κατά την πλήρη καύση του μείγματος Α εκλύονται 1820 kJ θερμότητας.
- Να υπολογίσετε την μάζα του προπανίου και την μάζα του βουτανίου που υπάρχει σε αυτό το σπρέι.
- Υπολογίστε τον συνολικό όγκο του παραγόμενου CO2 από αυτή την καύση.
- Να δείξτε ότι για οποιοδήποτε μείγμα προπανίου και βουτανίου, συνολικής μάζας m(g), όπου κατά την πλήρη καύση του εκλύονται Q(kJ) θερμότητας, θα ισχύει ότι Q/m=α (σταθερό) και να υπολογίσετε την τιμή του α.
Δίνονται:
- Ar: C=12, H=1
- ΔΗc(προπανίου)=-2200 kJ/ mol
- ΔΗc(βουτανίου)=-2900 kJ / mol
- Όλες οι μετρήσεις αναφέρονται σε S.T.P. συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας.
Καλή επιτυχία !
Αφιερωμένη στους Θοδωρή Βαχλιώτη και Δημήτρη Τσιλογιάννη.
Θοδωρή καλημέρα. Στο 3ο ερώτημα πράγματι η απάντηση είναι λάθος. Πρέπει να είναι 50 kJ/mol. Όχι όμως γιατί πήρα αρνητικές τις θερμότητας. Αυτό θα σήμαινε, όπως στο ερώτημα που σου έθεσα, ότι αν οι αντιδράσεις ήταν ενδόθερμες η απάντηση θα πρέπει να ήταν -50 kJ/mol. Όχι. Πάλι θα ήταν 50 kJ/mol.
Το πρόβλημα είναι στο ΔΗ και στο Q. Παρόλο που τα θεωρούμε ίσα, δεν είναι ίδια φυσικά μεγέθη. Το ΔΗ ως μεταβολή ενέργειας έχει πρόσημο, ενώ το Q ως ενέργεια, δεν έχει.
Είναι αδιάφορο που θα αποδώσουμε το θετικό πρόσημο, στην έκλυση ή την απορρόφηση ενέργειας. Αρκεί να έχουμε συνέπεια όταν αποδίδουμε τιμές, να χρησιμοποιούμε το ίδιο πρόσημο για τον ίδιο “τύπο” ενεργειακής μεταβολής.
Όσον αφορά το τι διδάσκουμε. Αν απλά αναφέρουμε ότι το Q είναι αντίθετο του ΔΗ, χωρίς κάτι άλλο, δεν διδάσκουμε σωστά. Όπως έγραψες, αναφερόμαστε στο περιβάλλον. Όταν θέλουμε να μετρήσουμε την ενέργεια που απορροφά ή εκλύει η αντίδραση, χρησιμοποιούμε θερμιδομετρία, και από εκεί προκύπτει το αντίθετο πρόσημο. Ή αλλιώς, το σύστημα και το περιβάλλον αποτελούν ένα ενιαίο σύνολο όπου φυσικά ισχύει η αρχή διατήρησης της ενέργειας. Το σύστημα χάνει ενέργεια οπότε το περιβάλλον απορροφά, δηλ. αντίθετα πρόσημα. Ωστόσο και οι δύο προσεγγίσεις κρύβουν το ιδιαίτερο: ότι ΔΗ και Q δεν ίδια. Για μένα αυτό είναι το σημαντικό (η διάκριση των φυσικών μεγεθών) γι’ αυτό και επέλεξα στην άσκηση να χρησιμοποιήσω αρνητικό πρόσημο στο Q. Δυστυχώς η βιασύνη με οδήγησε στο λάθος του 3ου ερωτήματος. (Δεν γνωρίζω πως μπορώ να κατεβάσω αυτή την ανάρτηση και στη θέση της να βάλω τη σωστή απάντηση, 50 kJ/mol.) Ελπίζω να απάντησα στον προβληματισμό σου.
Καλησπέρα Δημήτρη. Θεωρώ δεδομένο και αυτονόητο ότι ΔΗ και Q είναι δύο διαφορετικά μεγέθη. Ορισμός ενθαλπίας: Η = U + PV. Η ενθαλπία εκφράζει το θερμικό περιεχόμενο ενός συστήματος υπό σταθερή πίεση. Οπότε, υπό σταθερή πίεση: ΔΗ=ΔU + PΔV. Ορισμός θερμότητας: Είναι η ενέργεια που ανταλλάσσεται μεταξύ δύο συστημάτων λόγω της διαφοράς θερμοκρασίας τους. Η οποία βέβαια, με βάση και τον 1ο θερμοδυναμικό νόμο, ισούται με την ΔΗ όταν η μεταβολή στο σύστημα γίνεται υπό σταθερή πίεση, αφού τότε, για έργο π.χ. πίεσης-όγκου, είναι ΔU=Q+W=Q-PΔV.