33
הההההה הההה הההההה ההה ה'

אנרגיה בקצב הכימיה פרק א

  • Upload
    kamal

  • View
    66

  • Download
    4

Embed Size (px)

DESCRIPTION

אנרגיה בקצב הכימיה פרק א'. מהי אנרגיה?. זהו גודל המאפיין תכונה חשובה של המערכת, אך אינו ניתן למדידה ישירה. אנרגיה היא היכולת לבצע עבודה אנרגיה פנימית E (כוללת) = אנרגיה קינטית Ek + אנרגיה פוטנציאלית Ep. האנרגיה הפנימית של גופים גדולים. האנרגיה הפנימית של חומר מורכבת משני סוגים: - PowerPoint PPT Presentation

Citation preview

Page 1: אנרגיה בקצב הכימיה פרק א

אנרגיה בקצב הכימיהפרק א'

Page 2: אנרגיה בקצב הכימיה פרק א

מהי אנרגיה?

זהו גודל המאפיין תכונה חשובה של •המערכת, אך אינו ניתן למדידה

ישירה.

אנרגיה היא היכולת לבצע עבודה•

אנרגיה קינטית )כוללת( = Eאנרגיה פנימיתEk + אנרגיה פוטנציאליתEp

Page 3: אנרגיה בקצב הכימיה פרק א

האנרגיה הפנימית של גופים גדולים

האנרגיה הפנימית של חומר מורכבת משני •סוגים:

I .אנרגיית התנועה של הגוף כולו. אנרגיה קינטית - תלויה במסת הגוף ובמהירותו

II .תלויה במיקומו של הגוף אנרגיה פוטנציאלית –ובכוחות הפועלים עליו.

כל האנרגיה בחומר – האנרגיה הפוטנציאלית •האנרגיה הפנימית והאנרגיה הקינטית – נקראת

של החומר

Page 4: אנרגיה בקצב הכימיה פרק א

אנרגיה קינטית של מדגם חלקיקים

של המדגם נובעת מתנועתם האנרגיה הקינטית•של החלקיקים.

האנרגיה הקינטית של מולקולה נקבעת על ידי •מסת המולקולה ומהירותה.

לחלקיקים במדגם יש מהירויות שונות, ולכן •נתייחס לאנרגיה הקינטית הממוצעת של

המדגם. האנרגיה הקינטית הממוצעת באה לידי ביטוי •

בטמפרטורה של מדגם החלקיקים.

Page 5: אנרגיה בקצב הכימיה פרק א

T.N.T.

(12 )עמוד אנרגיה קינטית ממוצעת

של החלקיקיםתנועהאנרגיה המתקבלת מ

קיימים שלושה סוגי תנועה:

תנועה- תנודה )ויברציה(, סיבוב )רוטציה( ומעתק )טרנסלציה(

http://mc2.cchem.berkeley.edu/java/equilibrium/index.html

אתר המתאר תנועת חלקיקים

Page 6: אנרגיה בקצב הכימיה פרק א

6

אנרגיה קינטיתשל חלקיקים

דוגמאות לאופני תנועה שונים של המולקולות

תנודהתנודהתנודהסיבובמעתק

בגז ובנוזל

במידה מוגבלת

בנוזל ובגז

בסריג מוצק, נוזל וגז

Page 7: אנרגיה בקצב הכימיה פרק א

ב. כמות החלקיקים בחומר )מסת/נפח החומר(

א. מהירות קינטית של החלקיקים בחומר

מושפעת מ:כוללתאנרגיה קינטית

מהירות נמוכה

מהירות גבוהה

כמות גדולה

Page 8: אנרגיה בקצב הכימיה פרק א

8

אנרגיה פוטנציאלית של מדגם חלקיקים

היא גודל יחסי, התלוי האנרגיה הפוטנציאלית•בסוג החומר ומושפע מהיערכות החלקיקים

וסוג הקשרים ביניהם.

Page 10: אנרגיה בקצב הכימיה פרק א

T.N.T.

15עמוד מערכת וסביבה-

כוס זכוכית פתוחה מערכת פתוחה-המאבדת חומר כאדי מים וחום

אוויר- חומר מבודדאדם עומד בחדר קר על רצפה קרה - קר מאוד

ברגליים

כלי זכוכית מערכת סגורה-סגור המכיל כוס- יש איבוד

חום ללא איבוד חומר

קפה מערכת מבודדת-בתרמוס סגור- אינו מאבד חום )בטווח זמן סביר( ולא

מאבד חומר

Page 12: אנרגיה בקצב הכימיה פרק א

מערכת וסביבה

מערכת – מוקד ההתעניינות שלנו. כוללת את • לפני התרחשות התגובה, ואת המגיבים לאחר התרחשותה.התוצרים

סביבה – כל מה שאינו מערכת. •מערכת מבודדת – אין חילופי אנרגיה או חומר •

עם הסביבה.במערכת פתוחה קיימים חילופי אנרגיה וחומר •

עם הסביבה. במערכת סגורה קיימים חילופי אנרגיה עם •

הסביבה.

Page 15: אנרגיה בקצב הכימיה פרק א

T.N.T.

מיקרו- קשרים רמת יוצרים המוצק מהסריג יונים חשמליים עם מולקולות המים, ונוצרים יונים ממויימים.

: רמת הסמל

NH4NO3(s) water NH4+(aq) + NO3-(aq)

NH4NO3(s) רמת תהליך בהמסת החומר היוני

מאקרו- ועירבוב, רמת הלבן למוצק מים בהוספת המוצק הלבן נעלם והטמפרטורה ירדה.

אנרגטיים- טמפרטורת היבטים ירדה ההמסה במהלך של הממוצעת הקינטית המהירות כלומר הסביבה, אנרגיה קלטה המערכת ירדה. )הסביבה( המים

ולתוצרים אנרגיה גבוהה מהאנרגיה של המגיבים.

Page 19: אנרגיה בקצב הכימיה פרק א

T.N.T.

המשךשלב א- 3ניסוי

בכל זהה Epבכל הכוסות נמצאות כמויות שוות של מים- ניתן להניח כי כוס

עלתהEk ללא שינוי- הרי Epאם אנרגייה פנימית עלתה ו-

כלומר האנרגיה הפנימית עלתה:הושקעה אנרגיה-במהלך החימום-

Ep + Ekאנרגיה פנימית =

מושפעת מהמהירות הממוצעת של החלקיקים – Ekכלומר- המהירות הממוצעת נמצאת ביחס ישר לאנרגיה הקינטית הממוצעת

של החלקיקים

ממוצעת של Ekטמפרטורה נמדדת היא מדד ל- החלקיקים

Page 20: אנרגיה בקצב הכימיה פרק א

T.N.T.

ב. כמות החומר- ככל שכמות החומר עולה

Ek.עולה

Ek -ממוצעת ו Ekשל החומר

Ekממוצעת לכל חלקיק אנרגיה קינטית ממוצעת שונה המשתנה עם הזמן. בזמן קבוע קיים פיזור של האנרגיה הקינטית של כל החלקיקים

בחומר בהתאם לטמפרטורה.

כאשר הטמפרטורה עולה- המהירות הממוצעת של החלקיקים הקינטית לאנרגיה מדד היא והטמפרטורה היות עולה

הממוצעת/ מהירות ממוצעת של החלקיקים.

Ek של כל החומר/גוף

מושפעת מ:א. האנרגיה הקינטית

הממוצעת של החלקיקים

Page 21: אנרגיה בקצב הכימיה פרק א

T.N.T.

שלב ב 3ניסוי

הכוסות משלב א, ומניחים אותן בחדר למשך חצי שעה. 3נלקחות מודדים טמפרטורות במהלך חצי שעה.

להלן תוצאות הניסוי כפי שנתונות בספר

זמן(OC)כלי א ( OC)כלי ב ( OC)כלי ג

- בתום שלב א823320

דקות1223275

דקות14232515

דקות23232330

Page 22: אנרגיה בקצב הכימיה פרק א

T.N.T.

מחממים את שלושת הכוסות על פלטה זהה מטמפרטורת החדר עד לרתיחה.

מודדים את קצב החימום

20 עמוד שלב ג- 3ניסוי

כמויות שונות של מים- כוסות המכילות 3לוקחים

מ"ל מים20כוס א מכילה

מ"ל מים40כוס ב מכילה

מ"ל מים60כוס ג מכילה

בספר נתון גרף המתאר את קצב החימום20בעמוד

Page 23: אנרגיה בקצב הכימיה פרק א

T.N.T.

21שימו לב לשאלות לדיון בעמוד

מתאר את קצב התגובה- המשתנה 20שימו לב- הגרף בעמוד התלוי בלבד!!!! )כל עקומה מייצגת משתנה ב"ת אחר(

. העברת כמות אנרגיה שווה לכמויות שונות של מים, תגרום 2 ממוצעת שונה של מולקולות המים.Ekל-

מסקנות

ממוצעת זהה של מולקולות בכמויות Ekעל מנת להגיע ל- 1.שונות של מים, יש צורך בהעברה שונה של אנרגיה.

Page 24: אנרגיה בקצב הכימיה פרק א

T.N.T.

- שופכים את המים משני הכלים לכלי שלישי מבודד היטב, מודדים 2שלב טמפרטורה.

22 עמוד שלב ד- 3ניסוי

מהלך הניסוי-

במשך זמן של מים בשני כלים זהים כמויות זהות- מחממים 1שלב . מודדים טמפרטורה בתום החימום.שונה

האם לזמן החימום השונה השפעה על קצב חימום המים?

Page 26: אנרגיה בקצב הכימיה פרק א

T.N.T.

סיכום

אנרגיה השוואה בין המושגיםוטמפרטורה

דורית בר

אנרגיהטמפרטורה ממוצעת של Ekמדד ל-

חלקיקיםכלל האנרגיה האצורה

בחומר =

Ek + Ep

משמעות

תלות בכמות תלויה בכמות החומראינה תלויה בכמות החומרהחומר

ניתן למדוד מעברי אנרגיה ניתן למדוד בעזרת טרמומטרבלבד )אין אפשרות למדוד

אנרגיה בצורה ישירה(

דרך מדידה

Page 27: אנרגיה בקצב הכימיה פרק א

יחידת אנרגיה הנגזרת מחימום

היחידה המשמשת היום בעיקר למדידת ערך •. קלוריהקלורי של מזון נקראת

היא כמות האנרגיה הדרושה calקלוריה • גרם מים במעלה אחת. 1לחימום

•1000 cal = 1kcalבשפת היום יום כאשר מדברים על קלוריה, •

calorieמתכוונים לקילוקלוריה המכונה גם Cומסומנת ב-

•1cal = 4.184J1 אוkcal = 4.184kJ

Page 28: אנרגיה בקצב הכימיה פרק א

T.N.T.

מערכת

מעברי אנרגיה ניתן לקבוע בעזרת שינויי האנרגיה שינויי אנרגיה במערכת

בסביבה:

פליטה של אנרגיה מהמערכת אל הסביבה, או

קליטה של אנרגיה על-ידי המערכת מהסביבה

באיור הנתון-

המערכת מאבדת אנרגיה . והסביבה קולטת אנרגיה

ניתן למדוד את השינוי בסביבה בעזרת

טרמומטר- יש עליה בטמפרטורה

Page 29: אנרגיה בקצב הכימיה פרק א

T.N.T.

33עמוד שינויי אנתלפיה

אנתלפיה- אנרגיה פנימית בלחץ קבוע.

למה אנתלפיה?

מרבית התהליכים במעבדה מתרחשים בלחץ אטמוספרי קבוע.

H = H2 – H1

באיור הנתון-

מתואר השינוי באנתלפיה בתהליך בו

לתוצרים פחות אנרגיה מאשר למגיבים )נפלטת

אנרגיה לסביבה(

Page 31: אנרגיה בקצב הכימיה פרק א

T.N.T.

תגובה אנדותרמית-

התרחשותה במהלך אשר תגובה, חלה עליה באנתלפיה של המערכת.

H > 0לתוצרים יותר אנרגיה ולכן

כיוון שהאנתלפיה של התוצרים גבוהה משל המגיבים, הפרש האנתלפיה נקלט מהסביבה.

כתוצאה מכך, אנרגיית הסביבה יורדת.

מערכת

H

Page 32: אנרגיה בקצב הכימיה פרק א

32

1

פנימית שינוי באנרגיה

Page 33: אנרגיה בקצב הכימיה פרק א

T.N.T.

NaNO3(s) ו- NaOH(s) הוספנו מים לשני מוצקים: 35בניסוי עמוד

בהוספת מים למוצק הראשון טמפרטורת המים עלתה, ובהוספת מים למוצק השני טמפרטורת המים ירדה.

כיצד נסביר את השינויים ברמת התהליך עבור הניסוי הראשון?

בהוספת מוצק לבן למים, "נעלם" המוצק רמת מאקרו:וטמפרטורת המים עלתה.

מולקולות מים נקשרו ליונים במוצק, וכל יון יצר רמת מיקרו:קשרים חשמליים עם המים ליצירת יונים יונים ממויימים.

הממוצעת של Ekהאנרגיה שנפלטה בתהליך העלתה את ה- מולקולות המים.

רמת הסמל:

NaOH(s) water Na+ (aq) + OH- (aq) H < 0