Kafli 5 - Svör við æfingum

Svör við æfingum

5.1 Grunnatriði orku

Hitastig 1 gramms af brennandi viði er nokkurn veginn það sama fyrir bæði eldspýtu og varðeld. Þetta er eðliseiginleiki og fer eftir efninu (viði). Hins vegar fer heildarmagn varma sem myndast eftir magni efnisins; þetta er magnbundinn eiginleiki. Magn viðar í varðeldi er mun meira en í eldspýtu; heildarmagn varma sem myndast er því einnig mun meira og þess vegna getum við setið við varðeld til að halda á okkur hita, en eldspýta myndi ekki veita nægan varma til að koma í veg fyrir að okkur yrði kalt.

Varmarýmd vísar til þess varma sem þarf til að hækka hitastig massa efnisins um 1 gráðu; eðlisvarmi vísar til þess varma sem þarf til að hækka hitastig 1 gramms af efninu um 1 gráðu. Þannig er varmarýmd magnbundinn eiginleiki en eðlisvarmi er eðliseiginleiki.

(a) 47,6 J/°C; 11,38 cal °C⁻¹; (b) 407 J/°C; 97,3 cal °C⁻¹

1310 J; 313 cal

7,15 °C

(a) 0,390 J/g °C; (b) Kopar er líklegur kandídat.

Við gerum ráð fyrir að eðlismassi vatns sé 1,0 g/cm³(1 g/ml) og að það taki jafn mikla orku að halda vatninu við 85 °F og að hita það úr 72 °F í 85 °F. Við gerum einnig ráð fyrir að aðeins vatnið verði hitað. Orka sem þarf = 7,47 kWh

5.2 Varmamælingar

minni; meiri varmi myndi tapast út í kaffibollann og umhverfið og því yrði ΔT fyrir vatnið minna og reiknað q yrði minna

meira, þar sem að taka tillit til varmarýmdar varmamælisins mun bæta fyrir varmaorkuna sem flyst til lausnarinnar frá varmamælinum; þessi nálgun felur í sér varmamælinn sjálfan, ásamt lausninni, sem „umhverfi“: q_efnahvarf = −(q_lausn + q_varmamælir); þar sem bæði q_lausn og q_varmamælir eru neikvæð, mun það að taka síðari liðinn með (q_efnahvarf) gefa hærra gildi fyrir upplausnarvarmann

Hitastig kaffisins mun lækka um eina gráðu.

5,7 ${\times}$ 10² kJ

38,5 °C

−2,2 kJ; Varminn sem myndast sýnir að efnahvarfið er útvermið.

1,4 kJ

22.6. Þar sem massi og varmarýmd lausnarinnar eru um það bil jöfn massa og varmarýmd vatnsins leiðir tvöföldun á vatnsmagninu til þess að hitastigsbreytingin minnkar um helming.

11,7 kJ

30%

0,24 g

1,4 $\times$ 10² kaloríur

5.3 Vermi

Vermibreyting tilgreinds efnahvarfs er fyrir nákvæmlega 1 mól af HCl og 1 mól af NaOH; varminn í dæminu myndast af 0,0500 mólum af HCl og 0,0500 mólum af NaOH.

25 kJ mól⁻¹

81 kJ mól⁻¹

5204,4 kJ

1,83 $\times$ 10⁻² mól

–802 kJ mól⁻¹

15,5 kJ/°C

7,43 g

Já.

459,6 kJ

−494 kJ/mól

44,01 kJ/mól

−394 kJ

265 kJ

90,3 kJ/mól

(a) −1615,0 kJ mól⁻¹; (b) −484,3 kJ mól⁻¹; (c) 164,2 kJ; (d) −232,1 kJ

−54,04 kJ mól⁻¹

−2660 kJ mól⁻¹

–66,4 kJ

−122,8 kJ

3,7 kg

Miðað við að besta eldflaugaeldsneytið sé það sem gefur frá sér mestan varma er B₂H₆ aðalkandídatinn.

−88,2 kJ

(a) ${{\text{C}}_{3}{\text{H}}_{8}(g)+5{\text{O}}_{2}(g)\, \longrightarrow \, 3{{\text{CO}}}_{2}(g)+4{\text{H}}_{2}\text{O}{(l)};}$ (b) 330 L loft; (c) −104,5 kJ mól⁻¹; (d) 75,4 °C