Enerji Nedir Enerji bir ey yapabilen herhangi bir
Enerji Nedir?
• Enerji bir şey yapabilen herhangi bir potansiyeldir. • Madde ise enerjinin yoğunlaşmış hali olarak düşünülebilir. • Toplam enerji miktarı kainatta sabittir • Enerji bir formadan bir forma dönüşür • Toplam enerji sabittir fakat t anından beri daha küçük paketlere ayrılmaktadır. 0
Isı ve Sıcaklık Nedir? • İki cisim arasında sıcaklık farkı varsa, enerji sıcaklığı yüksek olan cisimden düşük olan cisme doğru ısı şeklinde akar. Yani ısı bir enerji transfer şeklidir. • Sıcaklık ortamdaki taneciklerin kinetik enerjisindeki değişikliği anlamlı hale getiren bir göstergedir.
Bir maddeye enerji verilirse taneciklerin kinetik enerjisi dolayısıyla sıcaklık artmış olur.
Sıcaklık termometre ile ölçülür
Bazı değerleri bilmeliyiz 1 kalori (cal): 1 g suyun sıcaklığını 1˚C artırmak için gerekli enerji miktarıdır. Yani 1 g suyun sıcaklığını 2 ˚C attırmak için 2 cal enerji gerekir. 1000 cal= 1 kcal 1 cal = 4. 184 Joule 1000 J = 1 k. J Lecture. PLUS Timberlake 99 9
4, 2 kj 20 ˚C 1 kg 21 ˚C
• İnsan kalbinin her atışında 1 j enerji kullanılır. • Bir yetişkin erkek günde ortalama 3. 000 cal yani 3000 kcal (yaklaşık 12000 kj) enerji harcar. • Yani bir insanın bir günde harcadığı enerji ile 30 kg’lık su rahatlıkla kaynatılabilir.
Bir olaya eşlik eden ısı hesaplanabilir • Q = Isı Miktarı (cal) • c = Spesifik Isı – Su için: c = 4. 18 J/g K, Hava için: c = 1. 0 J/g K • m = Cismin kütlesi (gram) • ΔT = Cisimdeki sıcaklık değişikliği
Spesifik Isı Nedir? Niçin bazı yiyecekler diğerlerine göre daha uzun bir süre sıcaklıklarını korur? Yani niçin geç soğur? Niçin sıcak bir günde sahil kumu çok sıcakken, deniz suyu soğuktur?
Maddelerin Spesifik Isı Kapasitesi Farklıdır • Suyu 75 °C’ye ısıtmak için 20 dakika gerekli olduğunu düşünelim; Aynı kütlede alüminyumu 75°C’ye çıkarmak için 5 dakika, bakır için 2 dakika yeterlidir.
Bazı Maddelerin Spesifik Isı Değerleri Spesifik ısı: 1 g maddenin sıcaklığını 1 °C attırmak için gerekli ısı miktarı Su Alüminyum Bakır Gümüş Altın cal/g°C J/g°C 1. 00 0. 22 0. 093 0. 057 0. 031 4. 18 0. 90 0. 39 0. 24 0. 13
Spesifik Isının Belirlenmesi Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 7 Slide 16 of 50
Hesaplama qkurşun = -qsu qsu= mc T = (50. 0 g)(4. 184 J/g °C)(28. 8 - 22. 0)°C qsu = 1. 4 x 103 J qkurşun = -1. 4 x 103 J = mc T = (150. 0 g)(c)(28. 8 - 100. 0)°C ckurşun = 0. 13 Jg-1°C-1 Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 7 Slide 17 of 50
Spesifik Isı 1 g’ına 1 cal verildiğinde sıcaklıktaki artış miktarı Su 1, 0 ˚C Buz 0, 5 2, 0 ˚C Kil 0, 33 3, 0 ˚C Kuru Hava 0, 24 4, 2 ˚C Kum 0, 19 5, 2 ˚C
2 ˚C 1 kg SU 33 ˚C 1 kg BUZ 1 kg ALTIN Herbirine 4, 184 kj (1 kcal) enerji verildiği durum
• Örnek: 1 g havaya 12 cal ısı verilirse havanın sıcaklığındaki değişiklik ne kadar olur? c = 0. 24 cal/g o. C hava Q = m x c x ΔT ΔT = Q / (m x c) ΔT = 12 cal / (1 g x 0. 24 cal/g o. C ) ΔT = 48 o. C
ÖRNEK Sıcak su torbası 65°C sıcaklıkta 750 g su içermektedir. Sıcak su torbasına sarılan bir kişi (37°C), suyun sıcaklığı vücut sıcaklığıyla eşit olana kadar ısınıyor. Bu kişiye kaç kalori ısı transfer edilmiştir? Transfer edilen ısı= m x c (H 2 O) x T = 750 g x 1. 00 cal/g°C x (65 -37) °C = 21 000 cal
Bir Soru • Hangi kap daha fazla termal enerji içermektedir? 80ºC A B 200 m. L 400 m. L
Bir Soru daha • Aşağıdakilerden hangisini 100°C’ye getirmek daha uzun zaman alır? Hangisi daha geç soğur? 50 g Al 50 g Cu
Isı Transferi 80ºC A 10ºC B
Besinlerin Kalori Değerleri Karbohidrat = 4 kcal/g Yağ = 9 kcal/g Protein= 4 kcal/g Lecture. PLUS Timberlake 99 27
% Bileşim Yiyecek Spesifik Entalpi kj/g Su Protein Yağ K. hidrat Elma 84, 3 0 11, 9 2, 5 Sığır Eti 54, 3 23, 6 21, 1 0 13, 1 Ekmek 39, 0 7, 8 1, 7 49, 7 12, 6 Peynir 37, 0 26, 6 33, 5 0 17, 0 Balık 76, 6 21, 4 1, 2 0 3, 1 Hamburger 40, 9 15, 8 14, 2 29, 1 17, 3 Süt 87, 6 3, 3 3, 8 4, 7 2, 6 Patates 80, 5 1, 4 0, 1 19, 7 3, 5
3010 Yüzme (3 km/h) 2500 2000 Hafif Koşu (9 km/h) 1650 1750 Tenis Oynama (tekler) 1450 1500 Bisiklete binme (16 km/h) 1250 Yürüme (6 km/h) 1250 1500 1250 Dans etme 1050 1000 Yürüme (mph) 830 500 415 Gezme 375 310 Oturma Harcanan enerji (kj/h) Erkek (70 kg) Bayan (58 kg) 3500 3000 2500 2000 1500 1000 0 500 300 250 Yatakta Yatma
Isı Transfer Şekilleri Kondüksiyon Konveksiyon Radyasyon
Kondüksiyon ile Isı Transferi
KONVEKSİYON
Özetle…
Fok, penguen gibi hayvanlar soğuk iklimde nasıl yaşamaktadırlar?
Isı Yalıtımı: Enerji akışını yavaşlatmakla olur
Günlük Hayattan Isı İzolasyon Örnekleri
ENTALPİ • Sabit basınç altında gerçekleşen reaksiyonlarda absorplanan veya açığa çıkan ısı entalpi terimi ile ifade edilir. H=qp • İç enerji U=qv nedir? H = U + P V ya da H = U+ P V
Bir reaksiyonun entalpisini nasıl hesaplarım hocam?
Hal değişimine eşlik eden entalpi değişimleri Buharlaşma için molar entalpi: H 2 O (s) → H 2 O(g) H = 44. 0 k. J T=298 K Erime için molar entalpi H 2 O (k) → H 2 O(s) Prentice-Hall © 2002 H = 6. 01 k. J T=273. 15 K General Chemistry: Chapter 7 Slide 41 of 50
Hess Kanunu • H değerleri birbiri ile kıyaslanabilir, aynı koşullar altında ölçülen ∆H değerleri toplanıp çıkarılabilir. • Kimyasal tepkime entalpisi tepkimenin bir yada çok basamaklı olmasından bağımsızdır.
H’ın dolaylı olarak belirlenmesi: Hess Kanunu NO(g) + ½O 2(g) → NO 2(g) H = -57. 07 k. J N 2(g) + O 2(g) → 2 NO(g) H = +180. 50 k. J • 2. Reaksiyonun katsayılarını ikiye bölersem ½N 2(g) + ½O 2(g) → NO(g) H = +90. 25 k. J • TOPLAM NO(g) + ½O 2(g) → NO 2(g) H = -57. 07 k. J ½N 2(g) + ½O 2(g) → NO(g) H = +90. 25 k. J ½N 2(g) + O 2(g) → NO 2(g) H = +33. 18 k. J
Soru 4 NH 3(g) + 5 O 2(g) 4 NO(g) + 6 H 2 O(s) reaksiyonun entalpisini aşağıdaki reaksiyon entalpilerini kullanarak hesaplayınız • N 2(g) + 3 H 2(g) 2 NH 3(g) ∆H = -92, 22 k. J • N 2(g) + O 2(g) 2 NO(g) ∆H = +180, 5 k. J • 2 H 2(g) + O 2(g) 2 H 2 O(s) ∆H = -571, 6 k. J
Soru Kalsiyum karbid’in (Ca. C 2) su ile reaksiyonundan asetilen (C 2 H 2) elde edilir. Ca. C 2 (k) + 2 H 2 O (s) C 2 H 2(g) + Ca(OH)2 (k) ∆ H = -128, 0 k. J/mol 3, 5 g Ca. C 2 125 ml H 2 O ile reaksiyona girdiğinde açığa çıkan enerjiyi hesaplayınız?
Soru C(k) + O 2(g) → CO 2(g) ΔH = - 393, 5 k. J CH 4(g) + 2 O 2(g) → CO 2(g) + 2 H 2 O ΔH = - 802, 3 k. J C 8 H 18 (s) + 25/2 O 2(g) → 8 CO 2(g) + 9 H 2 O ΔH = -5074, 1 k. J Olduğuna göre kömür, metan, oktan yakıtlarından hangisinin daha çevreci olduğunu söylersiniz?
Soru Dimetilhidrazin (N 2 H 2(CH 3)2) roket yakıtı olarak kullanılmakta ve oksijen ile yakıldığında aşağıdaki reaksiyonu vermektedir. ½ N 2 H 2(CH 3)2+ 2 O 2(g) → CO 2(g) + 2 H 2 O(g) + ½ N 2(g) ∆H = -898, 1 k. J 1, 00 g N 2 H 2(CH 3)2(s) açık bir kapta yandığında açığa çıkacak ısıyı hesaplayınız. (H: 1, 0 g/mol N: 14, 0 g/mol O: 16, 0 g/mol C: 12, 0 g/mol) (R= 8, 314 J/mol K R=0, 082 L atm /mol K R= 1, 987 cal/mol K)
SU ALKOL
- Slides: 50