Kapitel 6. Termokemi. Kapaciteten att utföra arbete eller producera värme. Storhet: E = F s (kraft sträcka) = P t (effekt tid) Enhet: J = Nm = Ws

Relevanta dokument
Kapitel 6. Termokemi. Kapaciteten att utföra arbete eller producera värme. Storhet: E = F s (kraft sträcka) = P t (effekt tid) Enhet: J = Nm = Ws

Kapitel 6. Termokemi

Kapitel 6. Termokemi

Kapitel 17. Spontanitet, Entropi, och Fri Energi

Kap 6: Termokemi. Energi:

Kapitel 17. Spontanitet, Entropi, och Fri Energi. Spontanitet Entropi Fri energi Jämvikt

Repetition F7. Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00

Allmän kemi. Läromålen. Viktigt i kap 17. Kap 17 Termodynamik. Studenten skall efter att ha genomfört delkurs 1 kunna:

Repetition F9. Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00

Kapitel 3. Stökiometri. Kan utföras om den genomsnittliga massan för partiklarna är känd. Man utgår sedan från att dessa är identiska.

Kapitel 3. Stökiometri. Kan utföras om den genomsnittliga massan för partiklarna är känd. Man utgår sedan från att dessa är identiska.

Kapitel 3. Stökiometri

Kapitel 3. Stökiometri. Kan utföras om den genomsnittliga massan för partiklarna är känd. Man utgår sedan från att dessa är identiska.

Grundläggande energibegrepp

Gaser: ett av tre aggregationstillstånd hos ämnen. Flytande fas Gasfas

Kemi och energi. Exoterma och endoterma reaktioner

Kapitel 5. Gaser. är kompressibel, är helt löslig i andra gaser, upptar jämt fördelat volymen av en behållare, och utövar tryck på sin omgivning.

Gaser: ett av tre aggregationstillstånd hos ämnen. Flytande fas Gasfas

Gaser: ett av tre aggregationstillstånd hos ämnen. Fast fas Flytande fas Gasfas

Repetition F12. Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00

Innehåll. Energibalans och temperatur. Termer och begrepp. Mål. Hur mycket energi. Förbränning av fasta bränslen

Exoterma och endoterma reaktioner. Niklas Dahrén

Avsnitt 12.1 Reaktionshastigheter Kemisk kinetik Kapitel 12 Kapitel 12 Avsnitt 12.1 Innehåll Reaktionshastigheter Reaktionshastighet = Rate

Kapitel 12. Kemisk kinetik

Kapitel 11. Egenskaper hos lösningar. Koncentrationer Ångtryck Kolligativa egenskaper. mol av upplöst ämne liter lösning

Energibalans och temperatur. Oorganisk Kemi I Föreläsning

Kapitel Kapitel 12. Repetition inför delförhör 2. Kemisk kinetik. 2BrNO 2NO + Br 2

Kapitel 11. Egenskaper hos lösningar

Aggregationstillstånd

Övningar Homogena Jämvikter

Innehåll. Energibalans och temperatur. Termer och begrepp. Mål. Squad task 1. Förbränning av fasta bränslen

Då du skall lösa kemiska problem av den typ som kommer nedan är det praktiskt att ha en lösningsmetod som man kan använda till alla problem.

Kapitel Repetition inför delförhör 2

Hur förändras den ideala gasens inre energi? Beräkna också q. (3p)

Exoterma och endoterma reaktioner. Niklas Dahrén

Repetition F8. Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00

Biobränsle. Effekt. Elektricitet. Energi. Energianvändning

Föreläsning. Termodynamik och Förbränning 26/

Bergvärme. Biobränsle. Biogas. Biomassa. Effekt. X är värmen i berggrundens grundvatten. med hjälp av värmepump.

Månadens molekyl är syre, O 2. Syre har valts till månadens molekyl därför att syre ingår i en mängd olika reaktioner där energi omsätts.

Tentamen i Kemisk Termodynamik kl 14-19

Föreläsning 2.3. Fysikaliska reaktioner. Kemi och biokemi för K, Kf och Bt S = k lnw

Termodynamik. Läran om energi och dess egenskaper

Lösningsförslag. Tentamen i KE1160 Termodynamik den 13 januari 2015 kl Ulf Gedde - Magnus Bergström - Per Alvfors

Kapitel 4. Reaktioner i vattenlösningar

7. Inre energi, termodynamikens huvudsatser

Tentamen i KEMI del A för basåret GU (NBAK10) kl Institutionen för kemi, Göteborgs universitet

Vilket av våra vanliga bilbränslen är mest miljövänligt? Klass 9c

ENERGI? Kylskåpet passar precis i rummets dörröppning. Ställ kylskåpet i öppningen

Godkänt-del. Hypotetisk tentamen för Termodynamik och ytkemi, KFKA10

Kapitel 15. Syra-basjämvikter

Tentamen i Kemisk Termodynamik kl 14-19

Biobränsle. Biogas. Effekt. Elektricitet. Energi

Repetition. Termodynamik handlar om energiomvandlingar

Biobränsle. Biogas. Biomassa. Effekt. Elektricitet

Tentamen i Kemisk Termodynamik kl 13-18

4. Förhållandet mellan temperatur och rörelseenergi a. Molekyler och atomer rör sig! b. Snabbare rörelse högre rörelseenergi högre temperatur

Energiuppgifter. 2. Har reaktanterna (de reagerande ämnena) eller reaktionsprodukterna störst entalpi vid en exoterm reaktion? O (s) H 2.

4. Kemisk jämvikt när motsatta reaktioner balanserar varandra

4.1 Se lärobokens svar och anvisningar. 4.2 För reaktionen 2ICl(g) I 2 (g) + Cl 2 (g) gäller att. För reaktionen I 2 (g) + Cl 2 (g) 2ICl(g) gäller 2

Temperatur T 1K (Kelvin)

Tentamen i kemisk termodynamik den 17 januari 2014, kl

Kapitel 14. Syror och baser

Vad är energi? Förmåga att utföra arbete.

Kapitel 1. Kapitel 2. Kemiska grundvalar. Atomer, Molekyler och Joner

Kapitel 1. Kemiska grundvalar

FÖR DE NATURVETENSKAPLIGA ÄMNENA BIOLOGI LÄRAN OM LIVET FYSIK DEN MATERIELLA VÄRLDENS VETENSKAP KEMI

jämvikt (där båda faserna samexisterar)? Härled Clapeyrons ekvation utgående från sambandet

Fysikaliska modeller

Tentamen i Kemisk Termodynamik kl 14-19

Lösningar till tentamen i Kemisk termodynamik

Förnybara energikällor:

Vecka 49. Förklara vad energi är. Några olika energiformer. Hur energi kan omvandlas. Veta vad energiprincipen innebär

Bestäm brombutans normala kokpunkt samt beräkna förångningsentalpin H vap och förångningsentropin

Är luftkvalitén i Lund bättre än i Teckomatorp?

Kap 4 energianalys av slutna system

Föreläsning. Termodynamik och Förbränning 2/ Per-Erik Bengtsson Förbränningsfysik

Godkänt-del A (uppgift 1 10) Endast svar krävs, svara direkt på provbladet.

a sorters energ i ' ~~----~~~ Solen är vår energikälla

Hållbar utveckling Vad betyder detta?

Energiskaffning och -förbrukning 2012

Svar: Halten koksalt är 16,7% uttryckt i massprocent

Föreläsning. Termodynamik och Förbränning 3/ Förbränningsfysik

Kapitel 4. Egenskaper. Reaktioner. Stökiometri. Reaktioner i vattenlösningar. Vattenlösningar. Ett polärt lösningsmedel löser polära molekyler och

Bränsleanalys och rökgaskalkyl. Oorganisk Kemi I Föreläsning

ENERGIKÄLLOR FÖR- OCH NACKDELAR

Diplomingenjörs - och arkitektutbildningens gemensamma antagning 2017 Urvalsprov i DI-kemi 31.5.

Termodynamik FL1. Energi SYSTEM. Grundläggande begrepp. Energi. Energi kan lagras. Energi kan omvandlas från en form till en annan.

1. Förklara på vilket sätt energin från solen är nödvändig för alla levande djur och växter.

Miljöfysik. Föreläsning 1. Information om kursen Miljöfysik Viktiga termodynamiska storheter Jordens energibudget

Vilken av följande partiklar är det starkaste reduktionsmedlet? b) Båda syralösningarna har samma ph vid ekvivalenspunkten.

El- och värmeproduktion 2012

Kapitel 10. Vätskor och fasta faser

Termodynamik Av grekiska θηρµǫ = värme och δυναµiς = kraft

Kap Kort presentation

Tentamen i Allmän kemi 7,5 hp 5 november 2014 ( poäng)

(tetrakloroauratjon) (2)

Repetition F4. Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00

Tentamen i Kemi för miljö- och hälsoskyddsområdet: Allmän kemi och jämviktslära

Termodynamik Föreläsning 4

Transkript:

Kapitel 6 Termokemi Kapitel 6 Innehåll 6.1 6.2 6.3 6.4 Standardbildningsentalpi 6.5 Energikällor 6.6 Förnyelsebara energikällor Copyright Cengage Learning. All rights reserved 2 Energi Kapaciteten att utföra arbete eller producera värme. Storhet: E = F s (kraft sträcka) = P t (effekt tid) Enhet: J = Nm = Ws Termodynamiskens första lag Energi kan aldrig skapas eller förstöras utan endast omvandlas från en form till en annan. (E universum är konstant) Copyright Cengage Learning. All rights reserved 3 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 4 Energiformer Potentiell energi (lagrad energi) Inre energi (U) är summan av den kinetiska och potentiella energin hos alla partiklar i ett system (till exempel i ett ämnesprov) Kinetiskt energi (använd energi) U = Σ(KE + PE) Copyright Cengage Learning. All rights reserved 6

Energilagringskapacitet värmeabsorption J C = = = temperaturökning C J K Värmekapacitet specifik värmekapacitet C = J/ C g eller J/K g molär värmekapacitet C m = J/ C mol eller J/K mol Copyright Cengage Learning. All rights reserved 7 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 8 Specifik värmekapacitet Energi versus energitransport En kropps temperatur återspeglar partiklars slumpvisa rörelser och är kopplad till systemets kinetiska energi. Värme är en form av energitransport som endast är möjlig vid en temperaturskillnad. Copyright Cengage Learning. All rights reserved 9 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 10 Det infraröda fotografiet visar var energi transporteras i form av värme. Ju rödare färg desto större energitransport. System och omgivning System = Det som vi avser beskriva Omgivning = Allt annat i universum Universum = System + Omgivning Systemgräns är mellan system och omgivning Copyright Cengage Learning. All rights reserved 12

Termodynamikens första lag: Universums energi är konstant. E Universum = E System + E Omgivning Termodynamiska storheter består av två delar: (1) ett nummer som anger magnituden av förändringen och (2) ett tecken som anger förändringens riktning. Riktningen anges ALLTID från systemets synvinkel. ΔE System = -ΔE Omgivning Copyright Cengage Learning. All rights reserved 13 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 14 Inre energi, U är summan av den kinetiska och potentiella energin hos alla partiklar i systemet kan förändras då energi passerar över systemgränsen som värme eller arbete ΔE = q + w ΔE = förändring i systemets inre energi q = värme w = arbete Värme Värmeflöden vid kemiska reaktioner. Exoterm: Värme flödar ut ur systemet (till omgivningen). Endoterm: Värme flödar in till systemet (från omgivningen). Copyright Cengage Learning. All rights reserved 15 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 16 Arbete arbete = kraft sträcka då tryck = kraft / area, ges att arbete = tryck volymförändring Arbete En volymförändring mot atmosfärstryck innebär ett arbete av storleken w = - p atm V w system = p ΔV system Volymförändringen på bilden ges av: V = h A Copyright Cengage Learning. All rights reserved 17 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 18

En varmluftsballong kan lyfta genom att man värmer upp luften inuti. I det sista skedet av den här processen används en propangaslåga för uppvärmningen. Då lågan tillför ballongen 1.3 10 8 J värme ökar volymen från 4.00 10 3 m 3 till 4.50 10 3 m 3. Beräkna ökningen i inre energi hos luftmassan inne i balongen. Konceptkoll När vatten fryser, är det en endoterm eller exoterm process? Förklara. Copyright Cengage Learning. All rights reserved 19 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 20 Konceptkoll Arbete och energitransport Vätgas och syrgas reagerar häftigt och bildar vattenånga. Förklara... Vad har lägre energi: en blandning av syrgas och vätgas eller vattenånga? Copyright Cengage Learning. All rights reserved 21 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 22 Entalpiförändring Tillståndsstorhet ΔH = q vid konstant tryck ΔH = H produkter H reaktanter Entalpi, H Entalpi = H = E + p V ΔH = ΔE + p ΔV Inre Energi = E = Σ(KE+PE) ΔE = q + w = q p ΔV Vid konstant tryck: q p = ΔE + p ΔV ΔH = q p = värmeenergiflöde Copyright Cengage Learning. All rights reserved 23 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 24

Kalorimetri Vetenskapen för mätning av reaktionsvärmet Vid konstant tryck: Kalorimetri Konstant tryck q p = ΔH = C H2O m H2O ΔT H2O Vid konstant volym: q v = ΔE = C H2O m H2O ΔT H2O Copyright Cengage Learning. All rights reserved 25 1.00 l av 1.00 M Ba(NO 3 ) 2 (aq) vid 25 C sätts med 1.00 l av 1.00 M Na 2 SO 4 (aq) vid 25 C, BaSO 4 (s) fälls ut och blandningens temperatur ökar till 28.1 C. Antag att ingen värme avges till omgivningen och att lösningarnas specifika värmekapacitet är 4.18 J/( C g) och densiteten 1.0 g/ml samt beräkna entalpiförändringen per mol BaSO 4 (s) som bildas. Bombkalorimeter Konstant volym Varierande tryck Gör skäl för sitt namn när den slutar fungera Copyright Cengage Learning. All rights reserved 27 Beakta förbränningen av propan: C 3 H 8 (g) + 5O 2 (g) 3CO 2 (g) + 4H 2 O(l) ΔH = 2221 kj/mol Tillståndsstorheter (eng. State functions) Beror enbart på systemets tillstånd, inte hur det blev så (den är oberoende av färdväg). Energi, entalpi, och tryck är tillståndsstorheter Arbete och värme är inte tillståndsstorheter Antag att all värme i processen kommer från förbränningen av propan. Beräkna ΔH då 5.00 g propan förbränns i ett överskott av syre vid konstant tryck. 252 kj Copyright Cengage Learning. All rights reserved 29 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 30

Då man går från en viss uppsättning av reaktanter till en viss uppsättning av produkter spelar det ingen roll om rekationen sker i ett steg eller i en serie av steg, entalpiförändringen är den samma (tillståndsstorhet). 1. Entalpiförändringen är oberoende reaktionsvägen N 2 (g) + O 2 (g) 2NO(g) ΔH = 180 kj + 2NO(g) + O 2 (g) 2NO 2 (g) ΔH = 112 kj N 2 (g) + 2O 2 (g) 2NO 2 (g) ΔH = 68 kj 2. Omvänd reaktion ger teckenbyte: N 2 (g) + O 2 (g) 2NO(g) ΔH = 180 kj 2NO(g) N 2 (g) + O 2 (g) ΔH = 180 kj 3. Om reaktionen multipliceras med en siffra, multipliceras ΔH med samma siffra. 6NO(g) 3N 2 (g) + 3O 2 (g) ΔH = 540 kj Copyright Cengage Learning. All rights reserved 31 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 32 Principen av Copyright Cengage Learning. All rights reserved 33 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 34 Enthalpy Change from Graphite to Diamond? C(graphite) C(diamond) Problemlösningsstrategi Arbeta baklänges från den sökta reaktionen och dess reaktanter och produkter för att manipulera fram den sökta reaktionsvägen. Reversera reaktioner för att producera och förbruka reaktanter och produkter. Multiplicera reaktioner för att erhålla rätt antal reaktanter och produkter. Copyright Cengage Learning. All rights reserved 35 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 36

Standardbildningsentalpi, ΔH f ΔH f för ett ämne är entalpiförändringen då av 1 mol av ämnet bildas från dess grundämnen vid standardtillstånd Copyright Cengage Learning. All rights reserved 37 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 38 Standardtillstånd 1. Förening För en gas är trycket 1 atm. För en lösning är koncentrationen 1 M För en vätska eller fast ämne är standardtillståndet det rena ämnet. 2. Grundämne Aggregationstillståndet vid 1 atm and 25 C [ex.vis. N 2 (g), K(s)]. Entalpiförändringen vid kemiska reaktioner kan beräknas ur standardbildningsentalpierna för reaktanter och produkter. ΔH r = Δn Δ H f (produkter) - Δn ΔH f (reaktanter) värdet ΔH r beror på hur reaktionslikheten är given om reaktionen är omvänd, är ΔH r omvänd om koefficienten för en reaktion multipliceras med en siffra, multipliceras ΔH r med samma siffra. grundämnen i sitt standardtillstånd, ΔH f = 0 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 39 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 40 Utnyttjande av standardbildningsentalpier CH 4 (g) + 2O 2 (g) CO 2 (g) + 2H 2 O(l) ΔH reaction = ( 75 kj) + 0 + ( 394 kj) + ( 572 kj) = 891 kj Beräkna ΔH för reaktionen: 2Na(s) + 2H 2 O(l) 2NaOH(aq) + H 2 (g) m.h.a. följande standardbildningsentalpier: ΔH f (kj/mol) Na(s) 0 H 2 O(l) 286 NaOH(aq) 470 H 2 (g) 0 ΔH = 368 kj Copyright Cengage Learning. All rights reserved 41 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 42

Avsnitt 6.5 Energikällor Energikällor som utnyttjas i Finland Metanol används ofta som bränsle i tävlingsbilar i stället för vanlig bensin. Hur mycket energi frigörs under förbränning av 1.0 gram metanol jämfört med förbränning av 1.0 gram bensin (som egentligen är en blanding av olika kolväten, men som för enkelhetens skull kan sägas vara ren oktan, C 8 H 18 )? Copyright Cengage Learning. All rights reserved 43 Copyright Cengage Learning. All rights reserved /Statistikcentralen - Energistatistik 2002/ 44 Avsnitt 6.5 Energikällor Avsnitt 6.5 Energikällor Energikällor och slutanvändning i Finland 2004 Energikällor: 1486 PJ Olja 25 % Kol 15 % Naturgas 11 % Kärnenergi 16 % Vattenkraft 4 % Vindkraft 0 % Träbränslen 21 % Torv 6 % Övriga 2 % El nettoimp. 1 % Slutanvändning: 1125 PJ Industri 50% Transport 16% Uppvärmning 22% Övrigt 11% Energikällor i USA 1850 2000 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 45 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 46 Avsnitt 6.6 Förnyelsebara energikällor Förnyelsebara energikällor Sol Vatten Vind Biomassa Avfall Torv Avsnitt 6.6 Förnyelsebara energikällor Växthuseffekt Copyright Cengage Learning. All rights reserved 47

Avsnitt 6.6 Förnyelsebara energikällor Koldioxid och medeltemperatur Kapitel 6 Innehåll Termodynamik, del 1 Energi lagar, former, källor Transport system, värme, arbete Entalpi förändring,, ΔH f Copyright Cengage Learning. All rights reserved 50