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計算能以 體積×壓力 作功之物質 的 焓變化與內能變化
2011/07/06 08:45
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如果物質反應前後的體積不變,反應物質沒有作功,那麼反應過程吸收或散放出來的熱能,不但是反應前後物質的熱含量變化,也是系統內所有物質的內能變化,因為沒有任何能量被用來作功,理所當然都轉移成為分子的能量。

 

化學原理啟迪219

 

 

研究心得:

1.     如果物質反應前後的體積不變,反應物質沒有作功,那麼反應過程吸收或散放出來的熱能,不但是反應前後物質的熱含量變化,也是系統內所有物質的內能變化,因為沒有任何能量被用來作功,理所當然都轉移成為分子的能量。

2.     如果物質反應前後的體積會改變,那麼,反應過程吸收或散放的熱能,就只能代表反應前後物質熱含量的變化,因為有一部分的能量,被拿去作功了,這些作功的能量也會轉移到物質分子身上。

3.     舉例來說,2.00 mol的二氧化硫SO2(g) 1.00 mol 的氧氣O2,反應形成2.00 mol 的三氧化硫SO3(g) 

4.     我們知道體積大小與氣體分子的莫耳數大小成比例,也就是分子的數量愈多,體積愈大,分子的數量愈少,體積愈小。反應之後,分子的莫耳數從原本的3mol變成2mol,縮減1mol,體積縮小了,反應的能量使系統作功了。

5.     所以,我們只能把反應完成之後釋放的熱能198kJ,當成是反應前後的熱含量變化ΔH,不能把這個熱能當成是氣體分子的內能,因為有一部分的能量被拿去縮減體積、作功了。

6.     體積變化愈大,做的功愈大,但是氣體到底是得到更多的能量,還是失去更多的能量,要看體積是膨脹還是縮小。如果進行反應的氣體體積擴大,代表系統對外作功、氣體分子流失能量;如果反應的氣體體積縮小,代表周遭對系統作功,氣體分子吸收了能量。

7.   到底縮減1mol的分子數量等於是做多少功呢?也就是說,氣體分子吸收多少能量呢?「功」的定義是「壓力」×「體積變化」wPΔV,我們已經知道反應前後的壓力都是1atm,問題是體積變化是多少?

8.     依據理想氣體體積定律,ΔVΔn(RTP),我們需要知道:1.分子莫耳數變化 Δn1mol2.氣體常數R8.3145JK1mol13.溫度T25+273298K4.P1atm。利用這些數據得到體積變化ΔV,然後再計算出反應前後做的功,得到2.48kJ

9.     反應之後,系統內的分子的能量變化「內能ΔE是,反應完成後釋放的熱和系統得到的功相加的結果:ΔEq+w198kJ+2.48 kJ196 kJ,這就是氣體分子的內能。

10.  一個人如果與不認識的人結交成為朋友,彼此一定會產生交互作用、產生化學變化,問題是吸收了能量?還是失去了能量?只要能夠增廣見聞,增加自己的社會競爭力,提升專業水準,並且修養變得更好,那就是一種良性的互動。

11.  同樣地,企業合併會不會有好處?企業合併以後會不會帶給企業更大的發展?還是導致企業組織崩潰?那要看企業合併之後,所有的員工是不是在這個過程之中增加專業技能、增廣見聞、增加社會競爭力,促進社會的永續發展

12.  國家跟國家之間如果有密切的往來與交流,不一定都會得到正面的好處,那要看交流之後,政治人物專業技能有沒有提升?有沒有增廣見聞,增加社會競爭力?國家是不是可以永續發展?

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14.  有些人不管是工作、賺錢或獲得權位,目的都只是為了發洩慾望,不斷地在消耗他個人的生命力量,同時也在消耗地球的資源沒有社會正義、沒有行政效率,這種生態就跟寄生蟲差不多。台灣大多數的政客與軍公教都屬於這類生態。

參考資料:彭明敏與孫中山(六)

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