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Formula del calore di reazione

IL calore di reazione conosciuto anche come Entalpia di reazione è la differenza nel valore di entalpia di una reazione chimica sotto pressione costante. È l'unità di misura termodinamica utilizzata per determinare la quantità totale di energia prodotta o rilasciata per mole in una reazione. Di conseguenza, il calore di una reazione chimica può essere definito come il calore rilasciato nell'ambiente o assorbito mentre la reazione avviene a pressione e temperatura costanti. Joule (J) è l'unità utilizzata per misurare la quantità totale di calore ricevuto o rilasciato.

Nelle reazioni chimiche, il calore viene principalmente trasferito tra il sistema reagente come mezzo e l'ambiente circostante come l'altro. Prima e dopo la trasformazione chimica, la quantità di energia termica è la stessa. In altre parole, il calore acquisito o ceduto in un sistema reagente è equivalente al calore acquisito o ceduto nell’ambiente circostante.

Cos'è il calore di reazione?

In parole semplici, il calore di una reazione è la quantità di energia necessaria per effettuare la reazione specificata; è negativo per le reazioni esotermiche e positivo per le reazioni endotermiche. Qui per una reazione endotermica, ∆H è positivo mentre ∆H è negativo per quelle reazioni che producono calore.



Quando la reazione data viene condotta a volume costante, il calore necessario per influenzare la reazione non è altro che un aumento dell'energia interna (∆U) attraverso ∆H/∆U sarà negativo per la reazione endotermica e positivo per la reazione esotermica.

Formula per il calore di reazione

Q = m × c × ΔT

Dove,

  • Q = Calore di reazione,
  • m = massa del mezzo,
  • c = capacità termica specifica del mezzo di reazione,
  • ∆T = differenza di temperatura del mezzo.

Inoltre abbiamo anche un'altra equazione come,

Calore di reazione = ΔH (prodotti) – ΔH (reagenti)

Dove,

  • ΔH = variazione del potere calorifico

Esempi risolti sulla formula del calore di reazione

Esempio 1: calcolare la variazione di calore che si verifica con la combustione di etanolo quando una quantità specificata di sostanza viene bruciata nell'aria per aumentare la temperatura da 28 a 42 gradi Celsius di 200 g di acqua, a condizione che l'acqua abbia una capacità termica specifica di 4,2 J /g.K.

Soluzione:

È dato che,

c = 4,2 Jg-1K-1,

m = 200 grammi,

∆T = 42 – 28 ,

cioè ΔT = 14 °C o 14 K

Qui nella domanda si menziona che una certa quantità di etanolo viene bruciata per aumentare la temperatura dell'acqua, il che implica che il calore assorbito dall'acqua viene sviluppato dal processo di combustione dell'etanolo. La quantità di calore perso nel processo di combustione è uguale alla quantità di calore guadagnato dall'acqua.

La quantità di calore che è stata modificata può essere determinata utilizzando la formula,

Q = m × c × ΔT

Q = 200 × 4,2 × 14

Quindi, Q = 11760J

Esempio 2: Quando il cloruro di sodio viene sciolto in 100 g di acqua a 25°C, la soluzione risultante ha una temperatura di 21°C dopo adeguata agitazione. Se si presuppone che la capacità termica specifica della soluzione sia 4,18 J / g°C, calcolare la variazione di calore durante il processo di dissoluzione.

Soluzione:

Qui è dato che,

c = 4,18 J/g°C,

m = 100 g,

ΔT = 25 – 21,

cioè ΔT = 4 K

Il processo comporta un calo di temperatura, indicando che la dissoluzione del sale tende ad assorbire calore dal sistema. Poiché il calore perso dall'acqua è uguale al calore assorbito dal sale,

Abbiamo,

Q = m × c × ΔT

Q = 100 × 4,18 × 4

Quindi, Q = 1672 J

Esempio 3: Quando 240 grammi di ferro si raffreddano da 90 °C a 25 °Celsius, quanto calore viene rilasciato? (Dato: c = 0,452 J/g °C).

Soluzione:

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Abbiamo,

m = 240 g,

Capacità termica specifica del Ferro (c) = 0,452 J/g°C,

ΔT = Temperatura finale – Temperatura iniziale = 25 – 90 = -65 °Celsius

Abbiamo la formula

Q = m × c × ΔT

Inserendo i valori indicati nell'equazione sopra otteniamo,

Q = 240 × 0,452 × (-65)

quindi Q = -7051,2 J

cioè Q = -7,05 KJ

Quindi, 7,05 KJ il calore viene rilasciato durante il processo.

Esempio 4: Con 650 KJ di energia, quanto carbonio può essere riscaldato da 20°C a 100°C? (Dato: c = 4.184 J/g °C)

Soluzione:

Qui ci viene dato,

c = 4.184 J/g gradi C,

q = 650 KJ = 650000 J

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ΔT = 100 – 20 = 80 gradi Celsius

Ci viene chiesto di trovare la Massa (m) quindi abbiamo la formula,

Q = m × c × ΔT

l'equazione di cui sopra ci darà,

m = Q / (c × ΔT)

inserendo i valori indicati nell'equazione precedente, otterremo la massa effettiva di carbonio richiesta,

m = 650000 / (4,184 × 80)

m = 1941,9 g

cioè m = 194 chilogrammi

Esempio 5: Qual è la capacità termica specifica di 60 grammi di una sostanza che si riscalda da 30°C a 40°C quando vengono aggiunti 968 J di energia?

Soluzione:

Nella domanda è dato che,

m = 60 g

ΔT = 40 – 30 = 10 gradi Celsius

q = 968 Joule

Dobbiamo trovare la capacità termica specifica ( c ) quindi abbiamo la formula,

Q = m × c × ΔT

l'equazione di cui sopra ci darà,

c = Q / (m × ΔT)

inserendo i valori dati nell'equazione sopra otterremo,

c = 968 / (50 × 10)

c = 1.936 J/g°C

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