L'energia interna di un sistema è l'energia totale che contiene, mentre la sua entalpia è la somma della sua energia interna e pressione volte il volume. Non è possibile misurare energia interna o entalpia direttamente, ma è possibile misurare e calcolare il cambiamento di entalpia. Se la pressione è costante e un sistema non alcun lavoro meccanico, il cambiamento di entalpia è solo il calore assorbito o rilasciato dalla reazione. Meglio ancora, non devi neanche a fare un esperimento per capire quale sarà il cambiamento di entalpia. È possibile calcolare il cambiamento di entalpia di una reazione di combustione utilizzando l'entalpia di formazione.
Istruzioni
• Scrivere l'equazione chimica della reazione di combustione e l'equilibrio. Una reazione di combustione è sempre simile alla seguente equazione generica: carburante + O2---> CO2 + H2O. Se avete bisogno di un ripasso su come bilanciare equazioni delle reazioni chimiche, fare clic sul secondo link nella sezione risorse qui sotto.
Esempio: Propano ha la formula molecolare C3H8. E sostituendo nell'equazione generica combustione produce quanto segue: C3H8 + O2---> CO2 + H2O. Questa equazione non è bilanciata, quindi per bilanciarlo è innanzitutto moltiplicare il numero di CO2 sulla destra da 3 per bilanciare il numero di atomi di carbonio. Successivamente, è moltiplicare il numero delle acque sulla destra 4 per bilanciare il numero di atomi di idrogeno. Questo ti dà la seguente: C3H8 + O2---> 3 CO2 + 4 H2O.
Ora ci sono 10 ossigeni sul lato destro, quindi moltiplicando l'O2 sul lato sinistro per 5 Saldi ossigeni, dandovi la seguente risposta finale: C3H8 + O2 5---> 3 CO2 + 4 H2O
• Trovare il "° fH del carburante utilizzando la pagina NIST nelle risorse". fH ° è l'entalpia standard di formazione. Con propano, ad esempio, questo numero è-104.7 kilojoule per mole (kJ/mol).
• Si noti che qualsiasi elemento di per sé nella sua forma più stabile a temperatura ambiente ha un "fH ° 0. Di conseguenza, è possibile ignorare il "fH ° di ossigeno nell'equazione chimica.
• Ricordiamo che l'entalpia di reazione è uguale alla somma della ° fH"dei prodotti - la somma delle"fH ° dei reagenti. Si noti che il "° fH di CO2 è-393.51 kJ/mol, mentre il" fH ° di acqua è-285.83 kJ/mol.
• Moltiplicare il "fH ° dell'acqua per il numero di molecole di acqua nell'equazione chimica bilanciata. Nel caso di propano, per esempio, ci sono quattro molecole d'acqua sul lato prodotto, quindi si moltiplica il "fH ° di acqua per ottenere quanto segue: (-285.83 kJ/mol) x (4 talpe) =-1143.32 kJ.
• Moltiplicare il "fH ° di CO2 per il numero di molecole di CO2 nell'equazione bilanciata. Nel caso di propano, per esempio, ci sono tre molecole di CO2 sul lato prodotto, quindi si moltiplica il "fH ° di CO2 per ottenere quanto segue: (-393.51 kJ/mol) x (3 moli) =-1180.53 kJ.
• Aggiungere i risultati da passaggi 6 e 7 per ottenere il totale "fH ° dei prodotti. Nel caso di propano, questo è il seguente:-1180.53 +-1143.32 =-2323.85 kJ.
• Sottrarre il "fH ° del carburante dal risultato nel passaggio precedente. Nel caso di propano, si avrebbe il seguente:-2323.85 kJ + 104,7 kJ =-2219.15 kJ / mol,
che significa che si dovrebbe ottenere circa questa quantità di energia per mole di propano si bruciano.
Consigli & Avvertenze
- NIST elenca spesso l'entalpia di combustione, se è stato determinato sperimentalmente. È possibile confrontare i risultati con i vostri calcoli per vedere quanto vicino si arriva al vero valore. Nell'esempio, eri quasi Bang-on.