Lämpöreaktiossa $$ \ ce {2Al (s) + Fe2O3 (s) – > 2Fe (l) + Al2O3 (s)} $$ mikä on tuotteiden saavuttama enimmäislämpötila? Oletetaan, että reagenssit ovat $ 25 \ \ mathrm {^ \ circ C} $ ja $ 1 \ \ mathrm {atm} $ ja että kaikki lämpökapasiteetit pysyvät vakioina.
Aloitin käyttämällä Hessin lakia reaktion entalpian muutoksen löytämiseen. En löytänyt nestemäisen raudan muodostumislämpöä, joten oletan, että minun on selvitettävä se. Kirjoitin juuri yhtälön $$ \ ce {Fe (s) + lämpö + fuusionentalpia – > Fe (s)} $$ ja ajattelin nestemäisen raudan muodostumislämpöä $ 25 \ \ mathrm {^ \ circ C} $ on noin -302,71 $ \ mathrm {kJ / mol} $.
Suurimman lämpötilan löytämiseksi käytin $$ \ Delta H_ \ mathrm r = \ Delta T \ cdot C_ \ mathrm p (\ text {products}) $$ ja tulin yhtälöllä kuten $$ -14445 \ \ mathrm {kJ / mol} = 0,147 \ \ mathrm {kJ / (mol \ K)} \ cdot T_ \ text {max} $$ Tämä antaa minulle negatiivisen lämpötilan, joten oletan sen olevan väärä. Vaikka ottaisin absoluuttisen arvon, vastaus näyttää hirvittävän korkealta. Odotin jotain muutaman tuhannen asteen ympärillä lähellä kymmenentuhatta.
kommentit
- Termodynamiikka ei koskaan anna täydellistä kuvaa tässä: todellista lämpöä hallitsee reaktion kinetiikka ja lämmönsiirron kinetiikka ympäristölle. Termodynaamiset laskelmat antavat parhaimmillaan absoluuttisen ylärajan.
Vastaa
Wikipedia maksimilämpötila on noin 2500 ° C, jota rajoittaa alumiinin kiehumispiste, joka on 2519 ° C. Artikkelissa käsitellään jonkin verran lämpötilan rajoittamista ja laskemista Hessenin lain mukaan.
Vastaa
Tämä antaa minulle negatiivisen lämpötilan, joten oletan sen olevan väärä.
Muista, että annettu energia eksotermisen reaktion edetessä ympäristö imeytyy. Alumiiniin ja ruosteeseen varastoitunut kemiallinen potentiaalienergia muuttuu kineettiseksi energiaksi. Kiinnostaako sinua $ \ Delta H_ {surr} $, jonka pitäisi olla $ – \ Delta H_ {sys } $. ”Järjestelmä” on tässä tapauksessa materiaalien elektroneja, jotka ovat sitoutuneet erilaisiin sitoutumismalleihin, ja ”ympäristö” ovat irtomateriaaleja.
Odotin jotain muutaman tuhannen asteen ympärillä lähellä kymmenentuhatta.
Olisin samaa mieltä. Sekä alumiinioksidi että rauta sulavat ja kiehuvat sitten alle 10000 o C. Oletko varma, että määrität $ \ Delta _f H ^ o $ of $ \ ce {Fe} (l) $ oikein? Sulaminen on endoterminen prosessi (absorboi ympäröivää lämpöä).
Kommentit
- hyvin yhdelle käytin naurettavaa lukua raudan sulamispisteeksi . Se yhdistettynä siihen, mikä on negatiivista ja mikä ei, kussakin tilanteessa saan noin 5000 C: n, mikä on järkevämpää, mutta näyttää silti korkealta. Olisin voinut tehdä toisen yksinkertaisen virheen
Vastaa
Tulen yhtälöllä kuten -14445 kJ / mol = 0,147 kJ / (mol K) * maxT
Se on väärä. $ C_p $ on lämpötilariippuvainen, joten sinun on käytettävä kehittyneempää yhtälöä integraalien kanssa. Lisäksi nestemäisten ja kiinteiden faasien lämmitysosat ovat erilaiset.
Kommentit
- Tässä kysymyksessä oletetaan, että Cp ei ole lämpötilariippuvainen annetuissa lämpötila-alueilla
- No … Se on väärin. Ja jälleen kerran on laskettava ainakin se tosiasia, että reaktio tuottaa osittain sulaneita tuotteita, mikä myös vähentää kokonaisvaikutusta.
Vastaa
Termiitikoostumuksia on monia erilaisia, vaikka halvin muoto on alumiinipohjainen, kun taas polttoaineiden lähteenä voi olla magnesium, titaani, sinkki, pii ja boori. Oksidisaattorit voivat vaihdella myös vismutti (III) oksidista, boori (III) oksidista, pii (IV) oksidista, kromi (III) oksidista, mangaani (IV) oksidista, rauta (III) oksidista, rauta (I, III) oksidista, kupari (II) oksidi tai lyijy (II, IV) oksidi.
Suurin osa termiittiseoksista palaa noin 4 000 asteessa, mutta aloitettuaan reaktiota ei voida pysäyttää, ennen kuin kaikki polttoaine ja hapettimet on käytetty.