حاسبة حرارة التفاعل حسب الكمية

عندما يكون لتفاعل موزون تغيّر إنتالبي مولي معلوم ΔH_rxn، تتناسب الحرارة المتبادلة عند أي مدى لتقدّم التفاعل طرديًّا مع كمية المادة التي تتفاعل فعلًا. اضرب عدد المولات المتفاعلة n في الإنتالبي المولي فتحصل على الحرارة الكلية Q المنقولة وفق الاصطلاح الثرموديناميكي نفسه: Q تساوي n في ΔH_rxn. فإذا كانت Q سالبة فهذا يعني أن النظام يطلق الحرارة (طارد للحرارة)، وإذا كانت موجبة فهذا يعني أن النظام يمتص الحرارة (ماص للحرارة). تأخذ هذه الحاسبة هذين العددين المنتهيين — الإنتالبي المولي وعدد المولات — وتُرجع الحرارة المُحوَّلة مع وسم واضح للعملية الحرارية، وترفض المولات السالبة لأن كمية المادة لا يمكن أن تقل عن الصفر. يُسمح بصفر مول وتنتج عنه حرارة صفرية، وهو الحد الصحيح عندما لا يتفاعل شيء. حافظ على اتساق وحدات الطاقة: إذا كان ΔH بالكيلوجول لكل مول كانت Q بالكيلوجول، وإذا كان ΔH بالجول لكل مول كانت الإجابة بالجول.

كيف تتناسب حرارة التفاعل مع الكمية المتفاعلة

تعرض جداول الثرموديناميكا الكيميائية وحسابات التكوين تغيّرات الإنتالبي المكثفة لكل مول من التفاعل كما هو مكتوب. وفي المصنع أو المختبر أو مسألة الواجب المنزلي نادرًا ما تُجري مولًا واحدًا تمامًا من التفاعل؛ بل تعمل عند مدى معلَن n وتحتاج إلى الحمل الحراري الشامل لتحديد أحجام المعدات وتصميم حمامات الثلج أو تصحيح الإجابات. قانون التناسب بديهي وعام عند ثبات التركيب وعلى أساس درجة الحرارة والضغط نفسيهما المستخدمين لـ ΔH: Q تساوي n في ΔH_rxn.

إذا كان احتراق الميثان مدرجًا في الجداول بقيمة -890 كيلوجول لكل مول واحترقت لديك 2 مول من الميثان في الظروف المطابقة نفسها، فإن حرارة النظام تبلغ نحو -1780 كيلوجول. وإذا كان تفكك ماص للحرارة قيمته 178.3 كيلوجول لكل مول وعالجت نصف مول، فإن الحرارة الممتصة تبلغ نحو 89.15 كيلوجول. اصطلاح الإشارة هنا هو اصطلاح النظام في الثرموديناميكا الكيميائية: الحرارة التي يمتصها النظام المتفاعل موجبة، لذا تُظهر التفاعلات الماصة للحرارة ΔH وQ موجبتين، بينما تُظهر التفاعلات الطاردة للحرارة ΔH وQ سالبتين عندما تُسجَّل الحرارة المنطلقة كعدد سالب.

وإذا كان الناتج صفرًا فعليًّا ضمن ضجيج الفاصلة العائمة، توسم الحاسبة العملية بأنها متعادلة حراريًّا بدلًا من اختلاق اتجاه. العملية الحسابية ضربة واحدة بعد التحقق من أن الحقلين عددان منتهيان وأن n ليست سالبة. تُرفض مدخلات NaN أو Infinity مبكرًا.

وتفشل كمية المولات السالبة برسالة تفيد بأن الكمية المتفاعلة لا يمكن أن تقل عن الصفر، فيتمكن العملاء من تصحيح الحسابات الستويكيومترية بدلًا من تلقي مدى سالب لا معنى له.

ما الذي ترسله وما الذي يعود إليك

والحقل moles عدد منتهٍ غير سالب لكمية المادة المتفاعلة بالمولات، بما يطابق كيفية تعريف ΔH للتفاعل كما هو مكتوب. كلا الحقلين إلزامي. وعندما تكون moles سالبة يفشل الطلب برسالة واضحة مفادها أن n لا يمكن أن تقل عن الصفر في Q تساوي n في ΔH.

يُقبل صفر مول ويُرجع حرارة تساوي صفرًا مع وسم عملية متعادلة حراريًّا. من الفحوص المدرسية الكلاسيكية 2 مول عند -92.2 كيلوجول لكل مول للحصول على -184.4 كيلوجول من الحرارة (طارد للحرارة)، و0.5 مول عند 178.3 كيلوجول لكل مول للحصول على 89.15 كيلوجول (ماص للحرارة). استخدم النموذج المجاني في المتصفح للواجبات والفحوص السريعة، ثم استدعِ العقد نفسه من السكربتات عندما تحتاج إلى توليد مفاتيح الإجابات أو بيانات اختبارات الانحدار بكميات كبيرة.

أين تظهر حرارة التفاعل المحوَّلة حسب الكمية في العمل الفعلي

تكلّف مقررات الكيمياء العامة في المرحلة الثانوية والجامعة الطلاب باستمرار بمسائل تنطلق من ΔH مولي مدرج في الجداول أو مستمد من إنتالبي التكوين ومن عدد معلَن من مولات المتفاعل أو التفاعل، ولا تطلب سوى الحرارة الكلية المنطلقة أو الممتصة؛ فوجود مرجع وحيد موثوق يُرجع Q ووسم الماصية أو الطاردية للحرارة يسرّع التصحيح وتجهيز العروض. يحدد كيميائيو العمليات ومهندسو المصانع أحجام المبادلات الحرارية وأحمال المرافق انطلاقًا من قيم Q الشاملة لا من الجداول المولية وحدها، لذا تُبقي خطوة الضرب الشفافة جداول الموازنة الحرارية قابلة للتدقيق.

وما تزال مختبرات التوعية التي تحرق عينة موزونة من الوقود أو تذيب كمية معلومة من الملح بعد تحويل الكتلة إلى مولات بحاجة إلى خطوة n في ΔH الأخيرة لدفاتر الطلاب. وتحتاج مختبرات الجودة التي تعرف ΔH مسبقًا من برامج الأجهزة أو الأدبيات إلى خطوة تحويل حتمية لتصديرات LIMS وتقارير CAPA عندما يتغير حجم الدفعة.

وإن احتجت لاحقًا إلى إنتالبي التفاعل من حرارات التكوين القياسية، أو حرارة الذوبان المولية من q وn المقاسين، أو حرارة القياس الحراري Q تساوي m·c·ΔT، فعاملها كنوايا بحث وصفحات هبوط مستقلة بدلًا من إثقال صفحة حاسبة حرارة التفاعل حسب الكمية هذه.