အခြေအနေပြောင်းလဲမှုများ- အပူပေးမျဉ်းကွေးများ၊ ရေငွေ့ဖိအားနှင့် အခြေအနေပြပုံများ

အရည်ပျော်ခြင်းနှင့် ဆူပွက်ခြင်း အတွင်း အပူချိန် ရပ်တန့်နေရခြင်း အကြောင်းရင်း

ရေခဲတုံးတစ်တုံးကို တည်ငြိမ်သောနှုန်းဖြင့် အပူပေးပြီး ၎င်း၏ အပူချိန်ကို မှတ်တမ်းတင်လျှင် အပူပေးမျဉ်းကွေးတစ်ခု ရသည်။ အပူချိန်သည် တက်လာပြီး ရေခဲ အရည်ပျော်နေစဉ် 0 °C တွင် ရပ်တန့်ကာ ထပ်မံ တက်လာပြီးနောက် ရေဆူနေစဉ် 100 °C တွင် ရပ်တန့်သည်။ ပြားချပ်သော အပိုင်းများတွင် စွမ်းအင်သည် မော်လီကျူးများကို ပိုမြန်စွာ ရွေ့လျားစေရန် မဟုတ်ဘဲ ၎င်းတို့၏ မော်လီကျူးအချင်းချင်း ဆွဲငင်အားများကို ဆန့်ကျင်၍ ခွဲထုတ်ရန် သွားသောကြောင့် အခြေအနေပြောင်းလဲမှု ပြီးဆုံးသည်အထိ အပူချိန် မပြောင်းလဲပါ။

အပိုင်း နှစ်မျိုးသည် မတူညီသော ညီမျှခြင်း နှစ်ခု လိုအပ်သည်။ အခြေအနေတစ်ခုအတွင်း q = m × c × ΔT ဖြစ်ပြီး c သည် တိကျသော အပူစွမ်းရည် ဖြစ်သည်။ အပူချိန် ပုံသေရှိသော အခြေအနေပြောင်းလဲမှုအတွင်း q = n × ΔH ဖြစ်ပြီး ΔH သည် မိုလာ အရည်ပျော်အင်သာလ်ပီ သို့မဟုတ် အငွေ့ပျံအင်သာလ်ပီ ဖြစ်သည်။ အရည်ပျော်ခြင်း၊ အငွေ့ပျံခြင်းနှင့် ဆပ်ဘလီမေးရှင်းသည် အပူစုပ် ဖြစ်သည်။ အေးခဲခြင်း၊ ငွေ့ရည်ဖွဲ့ခြင်းနှင့် အငွေ့မှ အခဲတိုက်ရိုက်ဖြစ်ခြင်းတို့သည် တူညီသော စွမ်းအင်ပမာဏများကို ထုတ်လွှတ်သောကြောင့် ၎င်းတို့၏ ΔH တန်ဖိုးများတွင် ဆန့်ကျင်ဘက် သင်္ကေတ ရှိသည်။

နမူနာတွက်ချက်မှု- ရေခဲကို ရေနွေးငွေ့အထိ တစ်ဆက်တည်း အပူပေးခြင်း

−15.0 °C ရှိ ရေခဲ 40.0 g ကို 100.0 °C ရှိ ရေငွေ့အဖြစ် ပြောင်းရန် အပူမည်မျှ လိုသနည်း။ ဒေတာ- ရေခဲအတွက် တိကျသော အပူစွမ်းရည် 2.093 J/(g·°C) နှင့် အရည်ရေအတွက် 4.184 J/(g·°C) (OpenStax ဇယား 5.1)၊ 0 °C တွင် ΔHfus = 6.01 kJ/mol နှင့် 100 °C တွင် ΔHvap = 40.67 kJ/mol (OpenStax အပိုင်း 10.3)။ ရေပမာဏမှာ n = 40.0 g ÷ 18.015 g/mol = 2.220 mol ဖြစ်သည်။

အဆင့် 1၊ ရေခဲကို နွေးစေပါ- 40.0 × 2.093 × 15.0 = 1256 J သို့မဟုတ် 1.26 kJ။ အဆင့် 2၊ ၎င်းကို အရည်ပျော်စေပါ- 2.220 mol × 6.01 kJ/mol = 13.3 kJ။ အဆင့် 3၊ အရည်ကို 0 °C မှ 100 °C သို့ နွေးစေပါ- 40.0 × 4.184 × 100.0 = 16 736 J သို့မဟုတ် 16.7 kJ။ အဆင့် 4၊ ၎င်းကို ဆူပွက်စေပါ- 2.220 mol × 40.67 kJ/mol = 90.3 kJ။ စုစုပေါင်း- 1.26 + 13.3 + 16.7 + 90.3 = 122 kJ၊ အရေးပါသော ဂဏန်း သုံးလုံးအထိ။

ဆူပွက်ခြင်းသည် စုစုပေါင်း၏ 74 ရာခိုင်နှုန်းခန့် ဖြစ်ပြီး အရည်ကို 100 ဒီဂရီ နွေးစေရန် လိုအပ်သော အပူ၏ ငါးဆထက် ပိုသည်။ ဆူပွက်မှု ဖြစ်ပေါ်သည့် အပူချိန်ရှိ ΔHvap တန်ဖိုးကို အသုံးပြုပါ။ 25 °C တွင် ရေ၏ ΔHvap သည် 44.01 kJ/mol ဖြစ်ပြီး ထိုကိန်းကို ဤနေရာတွင် အသုံးပြုလျှင် အဆင့် 4 ကို 8 ရာခိုင်နှုန်းခန့် ပိုမြင့်စေမည် ဖြစ်သည်။

ရေငွေ့ဖိအားနှင့် ကလော်ဆီယပ်စ်–ကလာပေရွန် ညီမျှခြင်း

ပိတ်ထားသော ကွန်တိန်နာတစ်ခုတွင် အရည်တစ်ခုသည် ငွေ့ရည်ဖွဲ့နှုန်းက ၎င်းနှင့် ကိုက်ညီသည်အထိ အငွေ့ပျံသည်။ ထိုအချိန်ရှိ အငွေ့၏ ဖိအားသည် ရေငွေ့ဖိအား ဖြစ်ပြီး ၎င်းသည် အပူချိန်နှင့်အတူ မတ်စောက်စွာ မြင့်တက်သည်။ အရည်တစ်ခုသည် ၎င်း၏ ရေငွေ့ဖိအားက ၎င်းအပေါ်ရှိ ဖိအားနှင့် ညီမျှသောအခါ ဆူပွက်သောကြောင့် ပုံမှန်ဆူမှတ်သည် ရေငွေ့ဖိအား 1 atm သို့ ရောက်သည့် အပူချိန် ဖြစ်သည်။

ကလော်ဆီယပ်စ်–ကလာပေရွန် ညီမျှခြင်း၏ အမှတ်နှစ်ခုပုံစံသည် ရေငွေ့ဖိအား နှစ်ခုကို အငွေ့ပျံအင်သာလ်ပီနှင့် ဆက်စပ်ပေးသည်- ln(P₂/P₁) = (ΔHvap/R)(1/T₁ − 1/T₂)၊ R = 8.314 J/(mol·K) နှင့် အပူချိန်များကို ကယ်လ်ဗင်ဖြင့်။ ၎င်းသည် အပိုင်းအခြားတစ်လျှောက် ΔHvap ပုံသေဖြစ်သည်ဟု ယူဆသောကြောင့် အလယ်အလတ် အပူချိန်အပိုင်းအခြားများတွင် အကောင်းဆုံး အလုပ်ဖြစ်သည်။

နမူနာတွက်ချက်မှု 1။ OpenStax ဇယား 9.2 က ရေ၏ ရေငွေ့ဖိအားကို 20 °C တွင် 17.5 torr နှင့် 60 °C တွင် 149.4 torr ဟု ပေးသည်။ ln(149.4/17.5) = 2.144 ဖြစ်ပြီး 1/293.15 K − 1/333.15 K = 4.096 × 10⁻⁴ K⁻¹ ဖြစ်သည်။ ΔHvap = (8.314 × 2.144) ÷ 4.096 × 10⁻⁴ = 4.35 × 10⁴ J/mol သို့မဟုတ် 43.5 kJ/mol။ ၎င်းသည် 20 °C မှ 60 °C အထိ ပျမ်းမျှ ဖြစ်သည်။ ၎င်းသည် ဖြစ်သင့်သည့်အတိုင်း 25 °C (44.01) နှင့် 100 °C (40.67) ရှိ တန်ဖိုးများကြားတွင် ရှိသည်။

နမူနာတွက်ချက်မှု 2။ လေဖိအား 0.800 atm ဖြစ်သောအခါ ရေသည် မည်သည့် အပူချိန်တွင် ဆူသနည်း။ ပုံမှန်ဆူမှတ် 1.000 atm ရှိ 373.15 K မှ စတင်ပြီး ΔHvap = 40.67 kJ/mol ကို အသုံးပြုပါ။ 1/T₂ = 1/373.15 − (8.314/40 670) × ln(0.800) = 2.7255 × 10⁻³ K⁻¹ ဖြစ်သောကြောင့် T₂ = 366.9 K သို့မဟုတ် 93.8 °C ဖြစ်သည်။ စစ်ဆေးချက်အနေဖြင့် 0.800 atm သည် 608 torr ဖြစ်ပြီး ဇယား 9.2 တွင် 90 °C နှင့် 95 °C ကြား ကြားဖြည့်တွက်ခြင်းကလည်း 93.8 °C ကို ပေးသည်။

အခြေအနေပြပုံ၏ ဒေသများ၊ မျဉ်းများနှင့် အမှတ်များကို ဖတ်ခြင်း

အခြေအနေပြပုံသည် ဖိအားကို အပူချိန်နှင့် ဆွဲပြပြီး အခြေအနေအစုတစ်ခုစီအောက်တွင် မည်သည့်အခြေအနေ တည်ငြိမ်သည်ကို ပြသသည်။ ဒေသတစ်ခုစီသည် အခြေအနေတစ်ခု ဖြစ်သည်။ မျဉ်းတစ်ခုစီသည် အခြေအနေနှစ်ခု မျှခြေတွင် အတူတကွ တည်ရှိသည့် အခြေအနေအစု ဖြစ်သည်- အရည်ပျော်မျဉ်းကွေးတစ်လျှောက် အစိုင်အခဲနှင့် အရည်၊ ရေငွေ့ဖိအားမျဉ်းကွေးတစ်လျှောက် အရည်နှင့် ဓာတ်ငွေ့နှင့် ဆပ်ဘလီမေးရှင်းမျဉ်းကွေးတစ်လျှောက် အစိုင်အခဲနှင့် ဓာတ်ငွေ့။

မျဉ်းသုံးကြောင်းသည် အစိုင်အခဲ၊ အရည်နှင့် ဓာတ်ငွေ့ အားလုံး အတူတကွ တည်ရှိသည့် တစ်ခုတည်းသော အပူချိန်နှင့် ဖိအားဖြစ်သော သုံးဆုံမှတ်တွင် ဆုံသည်။ ရေငွေ့ဖိအားမျဉ်းကွေးသည် ကရစ်တီကယ်မှတ်တွင် အဆုံးသတ်သည်။ ကရစ်တီကယ်အပူချိန်အထက်တွင် မည်မျှဖိအားပေးစေကာမူ ဓာတ်ငွေ့ကို အရည်မဖြစ်စေနိုင်ဘဲ အရာဝတ္ထုသည် အရည်နှင့် ဓာတ်ငွေ့ကြားရှိ ဂုဏ်သတ္တိများပါသော စူပါကရစ်တီကယ် အရည် ဖြစ်လာသည်။

ပုံကို အသုံးပြုရန် စတင်အခြေအနေများကို ရှာပြီး ပုစ္ဆာက ဖော်ပြသော လမ်းကြောင်းတစ်လျှောက် ရွှေ့ပါ။ ဖိအားပုံသေတွင် အပူပေးခြင်းသည် ဘယ်မှ ညာသို့ အလျားလိုက်မျဉ်း ဖြစ်ပြီး ၎င်းဖြတ်သွားသော နယ်နိမိတ်တိုင်းသည် အခြေအနေပြောင်းလဲမှု ဖြစ်သည်။ အပူချိန်ပုံသေတွင် ဖိသိပ်ခြင်းသည် အပေါ်သို့ ရွေ့သော ဒေါင်လိုက်မျဉ်း ဖြစ်သည်။ သုံးဆုံမှတ် ဖိအားအောက်တွင် ဆွဲထားသော အလျားလိုက်မျဉ်းသည် ဆပ်ဘလီမေးရှင်းမျဉ်းကွေးကိုသာ ဖြတ်သောကြောင့် အစိုင်အခဲသည် ဓာတ်ငွေ့အဖြစ် တိုက်ရိုက် ပြောင်းသည်။

ရေ၏ နောက်ပြန်စောင်းသော အရည်ပျော်မျဉ်းနှင့် ရေခဲခြောက်၏ မြင့်မားသော သုံးဆုံမှတ်

ရေ၏ သုံးဆုံမှတ်သည် 0.01 °C နှင့် 0.0061 bar (NIST Chemistry WebBook) တွင် ရှိပြီး ၎င်းသည် 0.0060 atm ခန့် ဖြစ်သည်။ ၎င်း၏ ကရစ်တီကယ်မှတ်သည် 374 °C နှင့် 218 atm (OpenStax အပိုင်း 10.4) တွင် ရှိသည်။ ထူးခြားစွာ ၎င်း၏ အစိုင်အခဲ–အရည် မျဉ်းသည် ဘယ်ဘက်သို့ အနည်းငယ် စောင်းသည်- ရေခဲသည် အရည်ရေထက် သိပ်သည်းဆ နည်းပြီး ဖိအားက ပိုသိပ်သည်းသော အခြေအနေကို အားပေးသောကြောင့် ဖိအားမြှင့်ခြင်းက အရည်ပျော်မှတ်ကို အနည်းငယ် လျော့ချသည်။ အရာဝတ္ထုအများစုတွင် ဆန့်ကျင်ဘက် စောင်းမှု ရှိသည်။

ကာဗွန်ဒိုင်အောက်ဆိုက်၏ သုံးဆုံမှတ်သည် 216.58 K (−56.57 °C) နှင့် 5.185 bar တွင် ရှိပြီး ၎င်းသည် 5.12 atm (NIST Chemistry WebBook) ဖြစ်သည်။ ထိုဖိအားသည် 1 atm အထက်တွင် ရှိသောကြောင့် အရည် CO₂ သည် ပွင့်လင်းသော လေထဲတွင် မတည်ရှိနိုင်ပါ။ 1 atm တွင် အစိုင်အခဲ CO₂ (ရေခဲခြောက်) သည် အရည်ပျော်မည့်အစား ဆပ်ဘလီမေးရှင်း ဖြစ်သည်။ ၎င်း၏ ကရစ်တီကယ်မှတ် 31.0 °C နှင့် 73.8 bar သည် လုံလောက်စွာ နိမ့်သောကြောင့် စူပါကရစ်တီကယ် CO₂ ကို စက်မှုလုပ်ငန်းတွင် ပျော်ပစ္စည်းဖျော်ရည်အဖြစ် အသုံးပြုသည်၊ ဥပမာ ကော်ဖီစေ့များမှ ကဖိန်းကို ဖယ်ရှားရန်။

နမူနာတွက်ချက်မှု 3။ သုံးဆုံမှတ်နှင့် ဆပ်ဘလီမေးရှင်းအင်သာလ်ပီ ΔHsub = 26.1 kJ/mol (NIST WebBook, 207 K အနီးတွင် တိုင်းတာထားသည်) မှ စတင်၍ ရေခဲခြောက်သည် 1 atm (1.01325 bar) တွင် ဆပ်ဘလီမေးရှင်း ဖြစ်သည့် အပူချိန်ကို ခန့်မှန်းပါ။ ကလော်ဆီယပ်စ်–ကလာပေရွန် ညီမျှခြင်းသည် အရည်–ဓာတ်ငွေ့ မျဉ်းအတွက်ကဲ့သို့ပင် အစိုင်အခဲ–ဓာတ်ငွေ့ မျဉ်းအတွက်လည်း အလုပ်ဖြစ်သည်။ ln(1.01325/5.185) = −1.633။ 1/T₂ = 1/216.58 − (8.314/26 100) × (−1.633) = 5.137 × 10⁻³ K⁻¹ ဖြစ်သောကြောင့် T₂ = 194.7 K သို့မဟုတ် −78.5 °C ဖြစ်သည်။ ၎င်းသည် LibreTexts တွင် ကိုးကားထားသော ပုံမှန် ဆပ်ဘလီမေးရှင်း အပူချိန် −78.5 °C နှင့် ကိုက်ညီသည်။

အခြေအနေပြောင်းလဲမှု တွက်ချက်မှု အမှားများ

အမှားအများစုသည် အပူပေးမျဉ်းကွေး အပိုင်း နှစ်မျိုးကို ရောထွေးခြင်း သို့မဟုတ် ကလော်ဆီယပ်စ်–ကလာပေရွန် ညီမျှခြင်းတွင် ယူနစ် ချော်ယွင်းမှုများမှ လာသည်။ မည်သည့်အရာကိုမဆို မတွက်ချက်မီ အပူပေးမျဉ်းကွေးကို ပုံကြမ်းဆွဲပြီး အပိုင်းတစ်ခုစီကို အမှတ်အသားပြုပါ။

• အခြေအနေပြောင်းလဲမှု အဆင့်တစ်ခုကို ချန်လှပ်ခြင်း သို့မဟုတ် ΔT သုညဖြစ်သော ပြားချပ်သည့်အပိုင်းတစ်လျှောက် q = mcΔT ကို အသုံးချခြင်း။
• အရည်ရေ၏ တိကျသော အပူစွမ်းရည်ကို ရေခဲ သို့မဟုတ် ရေနွေးငွေ့အတွက် အသုံးပြုခြင်း။ အခြေအနေတစ်ခုစီတွင် ကိုယ်ပိုင်တန်ဖိုး ရှိသည်။
• အဆင့်များကို ပေါင်းရာတွင် ဂျူးနှင့် ကီလိုဂျူးကို ရောထွေးခြင်း။ မပေါင်းမီ အရာအားလုံးကို ယူနစ်တစ်ခုတည်းသို့ ပြောင်းပါ။
• မိုလာ အပူစွမ်းရည်များကို တသမတ်တည်း အသုံးမပြုလျှင် ΔH ကို မိုလ်အစား ဂရမ်ဖြင့် မြှောက်ခြင်း သို့မဟုတ် c ကို ဂရမ်အစား မိုလ်ဖြင့် မြှောက်ခြင်း။
• ကလော်ဆီယပ်စ်–ကလာပေရွန် ညီမျှခြင်းတွင် စင်တီဂရိတ်အပူချိန်များကို အသုံးပြုခြင်း။ ညီမျှခြင်းသည် 1/T ကို အသုံးပြုသောကြောင့် ကယ်လ်ဗင်သာ အလုပ်ဖြစ်သည်။
• ΔH ကို ဂျူးဖြင့် ထားလျက် R = 0.08206 L·atm/(mol·K) ကို အသုံးပြုခြင်း။ ΔH သည် J/mol ဖြင့် ဖြစ်လျှင် R သည် 8.314 J/(mol·K) ဖြစ်ရမည်။
• CO₂ အတွက် မကြာခဏ ဖြစ်သကဲ့သို့ အခြေအနေပြပုံ၏ ဖိအားဝင်ရိုးသည် လော်ဂရစ်သမ်ဖြစ်နေစဉ် ၎င်းကို မျဉ်းဖြောင့်စကေးအဖြစ် ဖတ်ခြင်း။