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Introdução à calorimetria e entalpia

Transcrição de vídeo

o ácido clorídrico cada inimigo químico é terrivelmente perigoso mas também terrivelmente útil isso pode queimar sua pele seus olhos e até mesmo as suas membranas mucosas se você respirar por muito tempo mas o hcl como ácido desiste do seu hidrogênio muito facilmente o que é bom para fazer coisas como fertilizantes mortes e até mesmo o sal de cozinha em seguida o hidróxido de sódio uma substância que eu não desejo o meu pior inimigo embora fico feliz por tê lo você pode conhecer como soda cáustica que é utilizado para tudo desde a limpeza de todos entupidos até purificação de água potável é uma base pronta para aceitar os prótons que as liberam o que você acha que vai acontecer quando a solução dessas duas coisas em conjunto elas apenas se anular mutuamente e não fazer mais nada será que elas vão explodir será que elas vão criar a viagem no tempo eu amei que você tenha prestado atenção mas você já sabe o que vai acontecer o que vai acontecer é que elas vão passar por uma reação de neutralização que falamos essas duas substâncias potencialmente mortais informação e inofensivo e água mas a reação também terá o efeito que você pode realmente sentir ela irá liberar calor e não apenas um pouco da mistura de calor acima dos concentrados e bases liberam tanto calor que podem resultar numa explosão mas eu irei mostrar como produzir uma quantidade segura mas perceptível de calor com essa reação para mim a parte mais legal disso é de onde vem o calor na verdade energia vem de parte das ligações químicas no ácido na base é como uma bola no topo de uma colina a molécula sempre vai mover para o estado de menor de energia uma molécula se movem para o menor está de energias elas puderem é isso que elas irão fazer ligações de alta energia irão quebrar ligações menor energia vão se formar você pode sentir os efeitos da mudança desses dois estados de energia e isso é bem legal e o que é mais impressionante se você me perguntar é que podemos realmente descobrir exatamente o quanto de calor será liberado nessa reação [Música] e lembre se que a mensuração das mudanças calor está intimamente relacionado quintal pio que é definida como a energia interna do sistema mas a energia que é necessária para empurrados arredores para trás e abrir um espaço para a própria pressão e volume uma pressão constante como a que temos na superfície da terra que será exatamente o mesmo que o calor que é absorvido liberado pela reação naturalmente pode ser muito útil saber quanto calor enquanto a absorção e liberação de uma reação química além da sesa técnicas e dos rumores que observamos há também as endotérmicas pacote gelo para o tratamento de lesões a capacidade de calcular a mudança natal pia também o que dizem os pilotos até que ponto combustível de um tanto de avião permitirá que ele voe e eu estou pessoalmente muito interessados em certificar que vai dar certo uma das maneiras que podemos calcular a variação de entropia de um sistema com a lei de s você vai se lembrar que a mudança total de tóquio para uma reação química não depende do percurso que ela faz depende apenas dos seus estados inicial e final tudo é expresso em termos de padrão de formação de um talk que a quantidade de perda ou ganho de calor quando um molde um composto formandos a partir de seus elementos é assim que descobrir exatamente quanto calor minha mão que segura libera mas essa não é a única maneira que há muito tempo pode ser usado a própria lei não diz nada sobre o padrão de formação de um talk de qualquer maneira podemos descobrir a mudança de calor entre produtos e reagentes e se irá funcionar bem e é daí que a calorimetria vem a calorimetria é o ramo da ciência que mensura a mudança de calor associado a uma reação química isso talvez pareça uma garrafa de plástico dentro de envoltórios mas isso é na verdade um calorímetro o calor emitido pode ser uma peça xícara de hardware ou pode ser simples não importa como eles parece é basicamente um recipiente isolado que contém um termômetro que pode ser feito de aço inoxidável os copos de isopor mas realmente não há diferenças fundamentais na forma como ele funciona e você sabe que a configuração geral até agora os produtos químicos no calorímetro compõem o sistema termo de um ano eo restante ao ambiente de isolamento isolamento minimiza a quantidade de calor que entra e sai do sistema de forma que podemos ficar bastante confiança de que qualquer transferência de calor à parte do sistema e não dos arredores termômetro acompanha a mudança de temperatura que faz parte do cálculo que precisamos fazer geralmente há alguma maneira de evitar a solução para certificar se que ela correrá totalmente certo pessoal segurança em primeiro lugar eu deveria está usando luvas vou colocar 100 mililitros que vai de 100 gramas de ácido clorídrico a solução uma loja hcl meu calorímetro aqui agora eu vou colocar a mesma quantidade de drogas e de sódio antes de fazer a reação eu tenho que saber a temperatura do nosso ponto de partida então vou encher meu termômetro lá esperar por um segundo para ver o resultado nós precisamos fazer isso porque ele ficou durante um tempo em temperatura ambiente ele deve estar aproximadamente à temperatura ambiente já que esteve muito tempo nessa sala então a reação está com 28 graus celsius ou 294 kelvin agora vou adicionar mais 100 mil litros de hidróxido de sódio só mais um pouco a temperatura sem surpresas a aumentar muito rapidamente eu estou fazendo agora algo que você nunca deve fazer com o termômetro porque se você fizer isso nas escolas ao redor de todo mundo em seguida haverá um milhão de milhões de termômetros quebrados e fazer esse tipo de coisa contra momento lá dentro não é bom por isso nunca faço o que eu estou fazendo certo a temperatura deve estar estável agora nós temos 28,2 graus celsius outra forma simples que nos temos calcular a mudança de calor de uma reação simplesmente mensurando a mudança de temperatura que ocorrem no calorímetro diz que mudanças calor é igual a capacidade de calor específico vezes a massa existente mudança na temperatura vamos examinar as partes disso tudo calor mudou a forma do calorímetro normalmente apresentar porque minúsculo mas também pode ser representada pela mudança natal pia ou da pagar porque lembre-se impressão constante deve pagar igual aqui pressão constante há quase sempre um bom transposto para a duração de um experimento ou pelo menos enquanto nós estivermos na superfície da terra por razões que nós iremos entender depois nós usaremos a pagar para representar mudanças de temperatura nesse experimento a capacidade de calor específica apresentada pela letra minúscula você a quantidade de calor requerido para elevar a temperatura de unidade massa de uma substância em um grau celsius por isso verifica-se que diferentes quantidades de calor criam diferentes variações de temperatura como metais que esquentam e esfriam facilmente outros como a água requer uma grande quantidade de energia térmica para elevar a temperatura eu sempre fico me perguntando o que isso significa fisicamente em que as moléculas não elevam a temperatura de todas as substâncias igualmente porque a água em particular tão alta capacidade de calor específica energia pode fazer um monte de coisas além de apenas elevar a temperatura a temperatura velocidade na qual as moléculas alta ao redor é apenas uma forma que os átomos e moléculas podem absorver energia a energia pode ser absorvida pela quebra ou a formação de ligação entre as moléculas como aprendemos em outro episódio sobre a capacidade de calor específico extremamente elevado da água capacidade calor específicas da água devido à quebra na formação de ligações de hidrogênio que estão associados relativamente pequenas mudanças na temperatura bem estou feliz em informar que alguns nobres químicos têm trabalhado duro para determinar a capacidade calor específico de centenas substâncias então nós não temos que olhar para os números de uma tabela e calcular a capacidade calor específico vezes a massa vez a última mudança na temperatura temos apenas que olhar os números em uma tabela o que é a capacidade caso específico vezes a massa vezes o tempo de mudança de temperatura é importante porque quanto mais massa do substância nós temos mais bombas químicas estão presentes porque a energia está contida nas ligações quinta e tem um grande efeito sobre a quantidade de energia que é capaz de absorver o liberal finalmente a mudança de temperatura fazer a calorimetria ao fazer a calorimetria nós calculamos a mudança de calor medindo uma mudança na temperatura mas como nós dissemos um bilhão de vezes antes calor não é a mesma coisa que temperatura por favor não pense que essa coisa medir o calor porque ele não é só que infelizmente nesse caso específico eles estão relacionados por nossa pequena sensível forma calor e métrica você pode não perceber mas nós estamos bem interface entre a quinta ea física aqui cada ciência poderia reivindicar a propriedade sobre esse nome mas a verdade é que os seres humanos fizeram a diferença entre a quinta ea física a termodinâmica o estudo do calor e energia e trabalho ela não se preocupa com as regras que nós humanos criamos a termodinâmica por si mesma faz as regras do universo então agora você sabe mesmo que você não tenha se importado certo já falamos o suficiente vamos realmente fazer alguma matemática que lembre se que a família delta gago a ser visíveis e delta tejo lembre se que as soluções que estamos usando aqui são tão diluídas que quase a totalidade de sua massa composta por água portanto podemos simplesmente usar a capacidade e valor específico da água se observamos na tabela veremos que o valor é 4.184 jolie programa que eu usei 100 gramas cada produto químico que dá um total de 200 gramas e finalmente nós precisamos da mudança na temperatura se você se lembra temperatura subiu de 294 para 301 kelvin a diferença entre esse 27.4 theo é um valor positivo porque houve um aumento da temperatura consegue todas as unidades apropriadas em seguida bata na calculadora para obter um valor de seis mil cento e noventa e dois pontos 32 jogos ou 6.2 que os jovens de calor da reação porque essa fórmula é baseado em mudanças de temperatura e uma vez que a temperatura aumentou vamos acabar com o resultado positivo mas o mais importante é a mudança da magnitude da energia térmica então me pergunto como e se compara a quantidade que nós prevíamos usando a lei de resto e o padrão informação de entope neves que podemos olhar os padrões formação de entropia de todos os produtos agentes atrás de um livro online a reação entre o ácido clorídrico hidróxido de sódio dos água líquida e cloreto de sódio o padrão de informação ambiental pia para o ácido clorídrico é menos 167 pontos 2 que nos jogos por mão para o hidróxido de sódio - 469 ponto 15 manchados por mau para a água líquida é menos 285.808 jogos por mão para o cloreto de sódio menos 407 pontos 27 manchados por mãos nós não vamos colocar os cálculos na tela mas confia em mim quando eu digo que usamos 0,100 molde hcl ea mesma quantidade nh porque tem uma equação balanceada é apenas um para um a relação de um para um podemos supor que todos têm a mesma quantidade cada produto bem como os ligados à legenda e fizemos o cálculo descobrimos que a mudança de calor ou entalpia da reação é menos 5.67 elogios o sistema está ganhando ou perdendo energia um número negativo mas novamente o que queremos saber é a magnitude então lá vai atuar no calor e médico de uma mudança de entropia absoluto de 6.2 que os jogos enquanto a lei diante da uma mudança e 5.67 que nos jogos bom porque a diferença a diferença entre o maior valor é provavelmente porque nós usamos a capacidade calor específico da água pura inveja da água salgada que nós realmente criamos nós também não encontramos a capacidade de calor do nosso próprio calorímetro as paredes do calorímetro o termômetro foram aquecidos resultam em algum calor que não foi contabilizado na instalação de calorímetro e obviamente uma abertura que permite o calor escapar totalmente este é um outro grande fator então eu diria que nós fizemos muito bem o importante é que nos mostrou que precisavam vir embora fosse apenas um método simples com a garrafa de plástico envoltório escalou de metrô nos seus perto do valor calculado se estivéssemos calculando montante determinado combustível que seria necessário para viajar para march ou inventar um pacote gelo que não vai dar mais queimaduras teríamos que usar um sistema mais sofisticado mas este já foi ótimo para os nossos propósitos