الطاقة والتغيرات الكيميائية - كيمياء 12 متقدم

بطاقات مراجعة تغطي مفاهيم الطاقة والتغيرات الكيميائية، الحرارة، التحويلات الحرارية، القوانين الأساسية، وقواعد القياس والاستنتاجات من الوحدة.

ما هي الطاقة؟

القدرة على أداء عمل، وتوجد في أشكال مثل الحركة (الطاقة الحركية)، الوضع (الطاقة الوضعية)، والحرارة، والطاقة الكيميائية وغيرها.

ما هو القانون الأول للديناميكا الحرارية (قانون حفظ الطاقة)؟

الطاقة لا تفنى ولا تُخلق من عدم، بل تتحول من شكل إلى آخر وتبقى كمية الطاقة الكلية ثابتة.

ما تعريف الطاقة الحركية (KE)؟

الطاقة المرتبطة بحركة جسيمات النظام، وتُعطى عادةً بالمعادلة KE = ½ m v^2.

ما هي الحرارة؟

نقل الطاقة نتيجة وجود فرق في درجة الحرارة بين جسمين، ويحدث تلقائياً من الجسم الأعلى درجة حرارة إلى الأقل.

ما الفرق بين الحرارة ودرجة الحرارة؟

الحرارة هي كمية الطاقة المنقولة؛ درجة الحرارة مقياس للطاقة الحركية المتوسطة للجسيمات في المادة.

كيف يتم قياس الحرارة المتبادلة خلال تغير في النظام؟

باستخدام المسعر الحراري (calorimeter) لقياس الحرارة q خلال التغير الفيزيائي أو التفاعل الكيميائي عند ضغط ثابت.

ما هي صيغة حساب الحرارة q؟

q = m × Cp × ΔT.

ما هي الحرارة النوعية Cp؟

كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة 1 جرام من المادة بمقدار 1 درجة مئوية (1°C).

كم تبلغ الحرارة النوعية للماء؟

Cp للماء السائل يساوي 4.184 J/(g·°C).

كيف نميز بين وحدات الحرارة الأساسية؟

1 cal = 4.184 J؛ 1 kcal = 1000 cal؛ 1 Cal (kcal) = 4184 J. كما أن 1 kcal = 4.184 kJ.

ما هي حرارة الانصهار ∆Hfus؟

الحرارة اللازمة لصهر مول واحد من مادة عند درجة انصهارها.

ما هي حرارة التبخير ∆Hvap؟

الحرارة اللازمة لتبخير مول واحد من السائل عند درجة غليانه.

ما معنى حرارة التكوين ∆Hf°؟

الحرارة الممتصة أو المنطلقة عندما يتكون مول واحد من مركب من عناصره الأولية في حالتها القياسية.

ما معنى حرارة الاحتراق ∆Hc°؟

الحرارة المنطلقة عند احتراق مول واحد من المادة في وجود الأكسجين.

ما هو قانون هسز (Hess’s Law)؟

إذا أُجْمِعَت معادلات تفاعل من معادلات بديلة للوصول إلى تفاعل محدد، فمجموع تغيرات الحرارة يساوي ∆Hrxn.

ما هو ∆Hrxn؟

التغير في المحتوى الحراري خلال تفاعل كيميائي، ويعبر عنه بـ ∆Hrxn = Hproducts − Hreactants.

ما هي الإشارة الممكنة لـ ΔS في التغيرات؟

ΔS يمكن أن تكون موجبة أو سالبة، وتدل على زيادة أو انخفاض العشوائية في النظام.

ما هو ارتباط ΔG بالتلقائية؟

ΔG = ΔH − TΔS؛ إذا كان ΔG < 0 فإن التفاعل تلقائي، إذا كان ΔG > 0 فالتفاعل غير تلقائي.

ما هو الفرق بين النظام والمحيط؟

النظام هو الجزء المعين من الكون الذي ندرسه، المحيط هو بقية الكون المحيط بالنظام؛ الطاقة الحرة تحدد اتجاه التغير.

ما الفرق بين ∆Hf° و ∆Hc° و ∆Hfus و ∆Hvap؟

∆Hf°: حرارة التكوين القياسية؛ ∆Hc°: حرارة الاحتراق القياسية؛ ∆Hfus: حرارة الانصهار؛ ∆Hvap: حرارة التبخير.

كيف نحسب ∆Hrxn باستخدام حرارة التكوين القياسية؟

باستخدام قانون هس: ∆Hrxn = Σ ∆Hf°(المنتجات) − Σ ∆Hf°(المواد المتفاعلة).

ما الفرق بين الحرارة النوعية للمادة والحرارة النوعية للماء؟

المادة لها Cp يختلف حسب المادة، بينما الماء لديه قيمة عالية جداً تبلغ 4.184 J/g°C، مما يجعله مخزناً حرارياً جيداً.

لماذا نستخدم قانون هس لحساب التغير في المحتوى الحراري؟

لإيجاد ∆Hrxn عندما تكون المسارات اللازمة صعبة أو غير ممكنة عملياً باستخدام المعادلة ∆Hrxn = Σ∆Hf° للمركبات.

ما هي علاقة q = m Cp ΔT مع وحدات الحرارة؟

Q تقيس كمية الحرارة المنقولة وتُقاس بالجول (أو كيلوجول)، وتُقارن بالكتلة وبالحرارة النوعية وتغير درجة الحرارة.

ما الهدف من القياس باستخدام المسعر الحراري؟

لقياس الحرارة الممتصة أو المنطلقة أثناء التغير الفيزيائي أو التفاعل الكيميائي تحت ضغط ثابت.

ما المعنى العام لـ ΔS و ΔG في التغيرات الحرارية؟

ΔS يعكس التغير في العشوائية، وΔG يحدد إمكانية حدوث التغير تلقائياً بناءً على ΔH وΔS ودرجة الحرارة.

ما أهمية الماء كوسط لتخزين الحرارة؟

نظرًا لارتفاع Cp للماء، فهو يغير الحرارة بشكل أقل في درجات الحرارة نفسها ويُستخدم كعازل حراري.

مثال تدريبي: تحويل calorific units إلى joules ماذا نعني؟

1 cal = 4.184 J، 1 kcal = 4184 J، لذا Cal (kcal) = 4184 J؛ وهذا يساعد في تحويل الطاقة بين وحدات القياس.