الطاقة الداخلية هي مجموع الطاقات الحركية، والمحتملة لجميع الذرات، والجزيئات داخل المادة. تكمن أهمية القانون الأول للديناميكا الحرارية في وجود طريقتين لزيادة درجة حرارة المادة، هما:
عن طريق تعريضها إلى مادة أخرى ذات درجة حرارة أعلى. عن طريق القيام بأنواع معينة من العمل على المادة. يمثل احتكاك، وضغط الغازات مثالين على طرق زيادة درجة الحرارة من خلال طريقة العمل. كما أن تفسير وجود المكابس في محركات الاحتراق الداخلي هو أنه يتم ضغط الهواء في اسطوانة بواسطة المكبس؛ الأمر الذي يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة إلى ما يقرب من سبعة وعشرين ضعف درجة حرارة الحالة غير المضغوطة. القانون الثاني
ينص القانون الثاني على أنه لا يمكن نقل الحرارة من جسم بارد إلى جسم أكثر سخونة دون عمل يقوم به مؤثر خارجي. وبطريقة أخرى؛ لا يمكن بناء أي جهاز يقوم باستخراج الحرارة بشكل متكرر من مصدر ما، وتوفير الطاقة الميكانيكية دون إخراج بعض الحرارة إلى خزان منخفض الحرارة، وافضل مثال على هذا: هو محرك الحرارة. طرق انتقال الحرارة
يحدث انتقال الحرارة عن طريق ثلاث آليات: التوصيل، الحمل الحراري، والإشعاع. التوصيل
هو نقل الحرارة بين الذرات، والجزيئات في اتصال مباشر.
من طرق انتقال الحرارة
[٢]
الإشعاع
لا يحتاج انتقال الحرارة بالإشعاع إلى وجود أي رابط بين مصدر الحرارة وبين الجسم، الذي تُنقل إليه الحرارة على عكس طرق الحمل والتوصيل التي تتطلّب وجود مادّة لنقل الحرارة، ففي هذه الطريقة يمكن نقل الحرارة عبر الفراغ عن طريق الإشعاع الحراريّ ، فعلى سبيل المثال انتقال الحرارة من الشّمس إلى الإنسان دون الحاجة للمسها مباشرةً. [٣]
غالباً ما يسمّى الإشعاع الحراريّ بالأشعّة تحت الحمراء؛ وهي أحد أشكال الأشعّة الكهرومغناطيسيّة أو الضوء، أمّا الإشعاع فهو أحد أشكال الطّاقة المنتقلة، ويتكوّن من الموجات الكهرومغناطيسيّة المنتقلة بسرعة الضوء، ولا تحتاج عمليّة انتقال الإشعاع إلى تبادل بين الكتل، أو وسط بين الأجسام. [٣]
تطبيقات على طرق انتقال الحرارة
فيما يلي أبرز التطبيقات على طرق انتقال الحرارة:
مبدأ التبادل الحراري
يمثّل هذا المبدأ عمليّة انتقال الحرارة من الجسم ذي درجة الحرارة الأعلى إلى جسم ذي درجة حرارة أقل بحيث تتساوى درجات الحرارة وتصل إلى درجة الاتزان، فعلى سبيل المثال عند وضع كوب قهوة بحرارة 80 درجة مئوية في وسط بحرارة 26 درجة مئوية فإنَّ حرارة الكوب ستنخفض لتصل إلى درجة تتساوى فيها مع الوسط المحيط.
أي مادة تتكون من ذرات وجزيئات لديها القدرة على نقل الحرارة. الذرات في أنواع مختلفة من الحركة في أي وقت. حركة الجزيئات والذرات هي المسؤولة عن الحرارة أو الطاقة الحرارية وكل مادة لها هذه الطاقة الحرارية. وكلما زادت حركة الجزيئات كلما زادت الطاقة الحرارية. ومع ذلك ، بالحديث عن نقل الحرارة ، فهي ليست سوى عملية نقل الحرارة من الجسم ذي درجة الحرارة العالية إلى الجسم ذي درجة الحرارة المنخفضة. تعريف انتقال الحرارة وفقًا للأنظمة الديناميكية الحرارية ، يتم تعريف نقل الحرارة على أنه حركة الحرارة عبر حدود النظام بسبب اختلاف درجة الحرارة بين النظام ومحيطه. ومن المثير للاهتمام أن الاختلاف في درجة الحرارة يُقال إنه "إمكانية" يتسبب في انتقال الحرارة من نقطة إلى أخرى. الى جانب ذلك ، تُعرف الحرارة أيضًا باسم التدفق. 1. نشاط صغير في نقل الحرارة في السوائل خذ دورق أو قارورة واملأها بما يصل إلى ثلثي عمقها. ضعه بطريقة يمكنك تسخينها بشمعة تحتها. بعد الترتيب ، اتركه لبعض الوقت حتى يظل الماء في الدورق. برفق ، ضع بلورة صغيرة من برمنغنات البوتاسيوم أسفل القارورة. اسمح للماء أن يصبح ساكنًا مرة أخرى. الآن ، قم بتسخين الماء مباشرة تحت البلورة.
المواد المذيبة
هي عبارة عن سائل أو غاز يعمل على إذابة المواد الصلبة أو السائلة أو الغازية فيتكون عنه محلول، وهذه المحاليل قد تُؤثر طبيعتها في المواد المتفاعلة فتزِيد من سرعة التفاعل. الخلط
عملية الخلط أو التحريك من العوامل المؤثرة في سرعة التفاعل، حيث تعمل على زيادة سرعة الجزيئات المتصادمة فتزداد معها سرعة التفاعل. بحث عن العوامل المؤثرة في سرعة التفاعل الكيميائي للطعام في المعدة. طبيعة المواد المتفاعلة
تختلف نتيجة التفاعل باختلاف المواد المتفاعلة ونوعها ومكانها في الجدول الدوري وإلكْترونات التكافؤ، وذلك كالتالي:
الموادْ أحادية التكافؤ تتفاعل أسرع من ثنائية التكافؤ، وذلك لأن سرعة فقد إلكترون واحد أسرع من أثنين. مثلاّ فلز الليثيوم أسرع في التفاعل من فلز الكالسيوم، حيث يحتوى المدار الأخير لليثيوم على إلكترون واحد بينما الكالسيوم على إثنين. الحالة الفيزيائية للمادة تُؤثر على معدل التفاعل، فالمحالِيل السائلة تكون أيوناتها حرة فتتفاعَل بشكل أسرع من المواد الصلبة لأن أيوناتها مقيدة الحركة، فمثلاً محلول نترات النحاس أسرع في التفاعل من مسحوقه. الحساسية للضوء
يعد من العوامل المؤثرة في سرعة التفاعل وذلك لتأثر بعض المواد بالضوء والأشعة فوق البنفسجية، لكونها تُسبب الآتي:
تعمل على تحلل الروابط بين جزيئاتها كالبوليستْرين والبلاستيك، حيث تتأثر بالأطوال الموجية للأشعة القادمة من الشمس فتُزودْها بالطاقة اللازمة لكسر الروابط.
بحث عن العوامل المؤثرة في سرعة التفاعل الكيميائي الديناميكي
لذلك ، يمكن إعادة استخدامها في رد فعل آخر. هذا يفسر كالتالي: المثال الموضح هو تحلل بيروكسيد الهيدروجين ، والذي يتحلل ببطء إلى ماء وأكسجين في درجة حرارة الغرفة. يوضح أنه تمت إضافة يوديد البوتاسيوم كمحفز للتفاعل ، مما يؤدي إلى زيادة غاز الأكسجين وتحسين معدل التفاعل. تعمل طاقة التنشيط المنخفضة على تقليل طاقة التنشيط للتفاعلات الأمامية والخلفية. ما هي العوامل المؤثرة على تفاعل كيميائي - أراجيك - Arageek. أحد الأمثلة المهمة على العامل المساعد هو إنزيم بشري يحفز العديد من العمليات البيولوجية ، مثل تكسير النشا إلى سكريات ثنائية باستخدام إنزيم الأميليز. تتم عملية الهضم بمساعدة الإنزيمات الهضمية التي تفرزها المعدة ، ويكون رد الفعل هو تقليل طاقة التنشيط للتفاعل ، على عكس إجراء هذه التفاعلات في المختبر ، الأمر الذي يتطلب درجات حرارة عالية. في غيابها ، وهذا هو يتم في درجة حرارة الجسم الطبيعية. المحفز. درجة الحرارة تزيد الزيادة في درجة الحرارة من الطاقة الحركية للجسيمات المتفاعلة ، وتزيد من الاصطدام بين الجسيمات لوحدة زمنية معينة ، وترتبط بزيادة معدلات التفاعل. رد فعل في درجة حرارة الغرفة. تحتوي على ما يسمى بخريطة التنشيط ، وهي الحاجز الذي يقف وراء المشاركة في التفاعل ، وعندما يتم شد الوسط عند درجة حرارة عالية ، يتم تدمير الطاقة المنشطة للجزيء ، ويتفاعل كما يلي: سأفعل.
بحث عن العوامل المؤثرة في سرعة التفاعل الكيميائي Pdf
المحفز. درجة الحرارة
يرتبط ارتفاع درجة الحرارة بزيادة معدل التفاعل ، حيث أنه يزيد من طاقة حركة الجسيمات المتفاعلة ، مما يزيد من الاصطدامات بينها خلال وحدة زمنية معينة ، وهناك جزيئات لا تشارك في رد فعل في درجات الحرارة العادية. لها ما يعرف ببطاقة التنشيط وهي الحاجز وراء مشاركتها في التفاعل وعندما يتم شد الوسط بدرجة حرارة عالية تنكسر طاقة التنشيط للجزيئات وتتفاعل كما يلي:
هناك قاعدة تقريبية تسمى Q10 ، والتي تنص على أنه كلما زادت درجة حرارة التفاعل بمقدار عشر درجات مئوية ، يتضاعف معدل التفاعل. نظرًا لأن درجة الحرارة هي أحد العوامل التي تؤثر على سرعة التفاعل ، تنصح شركات الأدوية بتخزين الدواء عند درجة حرارة معينة ، للحفاظ على المواد الكيميائية التي يتكون منها ، وبالتالي الحفاظ على الطابع العلاجي. بحث عن العوامل المؤثرة في سرعة التفاعل الكيميائي. النظائر
عندما يكون لذرات عنصر واحد نفس العدد الذري ، ولكنها تختلف في الكتلة بسبب عدد النيوترونات المختلفة في كل منها ، فإن هذه الذرات تسمى نظائر ، ولها نفس الخصائص الكيميائية ، ولكن سرعة التفاعل تختلف في كل منها ، بسبب اختلاف الكتلة ، كما هو الحال في الهيدروجين والديوتيريوم. لمزيد من المعلومات حول العوامل التي تؤثر على سرعة التفاعل ، يمكنك قراءة ما يلي: العوامل المؤثرة في سرعة التفاعلات الكيميائية
مساحة السطح
هناك قاعدة تنص على أنه كلما زادت مساحة السطح المعرضة للتفاعل ، زادت سرعة التفاعل ، أي إذا كانت المادة متغيرة في حالتها الفيزيائية ، أي يمكن أن توجد في أكثر من حالة واحدة ، ثم هناك حالة أسرع في رد الفعل من الأخرى ، على النحو التالي:
يتفاعل محلول برمنجنات البوتاسيوم بشكل أسرع من المسحوق لأن سطح التفاعل أكبر.
هناك أدوية تتأثر بالضوء لذا ينصح بحفظها في مكان مظلم ، عادة في عبوات بنية ماصة للضوء. تفاعل كيميائي تُعرف باسم عملية فصل الروابط بين جزيئات عنصرين أو أكثر ، لتشكيلها في شكل وخصائص واسم جديد ، وخلال هذا التواجد وتكوين العنصر المختلف ، تحدث التغييرات. العوامل المؤثرة في سرعة التفاعل الكيميائي – زيادة. بعضها عبارة عن راسب ، أو غاز مُطلق ، أو تغير في لون المحلول أو المادة المتكونة نتيجة للتأثر بألوان المواد المتفاعلة ، وكلها يُستدل عليها من سرعة أو إنهاء التفاعل. يمكنك إثراء معلوماتك ومعرفة المزيد عن أنواع التفاعلات من خلال: أنواع التفاعلات الكيميائية الأولى والثانوية سرعة التفاعلات الكيميائية تختلف التفاعلات الكيميائية عن بعضها البعض في السرعة ، وبعضها يتم في وقت قصير جدًا ، مثل انفجار البارود ، وبعضها قصير نسبيًا ، مثل تآكل الحديد الذي يتطلب عوامل مساعدة ، وبعضها بطيء ، مثل تفاعل الصودا مع الزيت ، وبعضها بطيء جدا ، ويتطلب سنوات. معدل سرعة رد الفعل يتم قياس معدل سرعة التفاعل فيما يتعلق بالوقت الذي يحدث فيه التفاعل ، والذي يتغير فيه تركيز المواد المتفاعلة والمنتج ، وذلك بسبب ما يلي: الزيادة في كمية المنتجات يقابلها انخفاض في كمية المواد المتفاعلة وفقًا لقانون بقاء المادة.