Dans la réaction thermite $$ \ ce {2Al (s) + Fe2O3 (s) – > 2Fe (l) + Al2O3 (s)} $$ quelle est la température maximale pouvant être atteinte par les produits? Supposons que les réactifs à 25 $ \ \ mathrm {^ \ circ C} $ et $ 1 \ \ mathrm {atm} $ et que toutes les capacités thermiques restent constantes.
Jai commencé par utiliser la loi de Hess pour trouver le changement denthalpie de la réaction. Je ne pouvais pas trouver une chaleur de formation pour le fer liquide donc je suppose que je dois le découvrir. Je viens décrire léquation $$ \ ce {Fe (s) + chaleur + enthalpie de fusion – > Fe (s)} $$ et jai calculé la chaleur de formation du fer liquide à $ 25 \ \ mathrm {^ \ circ C} $ est denviron $ -302.71 \ \ mathrm {kJ / mol} $.
Pour trouver la température maximale, jai utilisé $$ \ Delta H_ \ mathrm r = \ Delta T \ cdot C_ \ mathrm p (\ text {products}) $$ et suis sorti avec une équation comme $$ -14445 \ \ mathrm {kJ / mol} = 0,147 \ \ mathrm {kJ / (mol \ K)} \ cdot T_ \ text {max} $$ Cela me donne une température négative, donc je suppose que cest faux. Même si je devais prendre la valeur absolue, la réponse semble terriblement élevée. Jattendais quelque chose autour de quelques milliers de degrés pas près de dix mille.
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- La thermodynamique ne donnera jamais une image complète ici: la chaleur réelle sera dominée par la cinétique de la réaction et la cinétique du transfert de chaleur à lenvironnement. Les calculs thermodynamiques donneront au mieux une limite supérieure absolue.
Réponse
Selon Wikipedia , la température maximale est denviron 2500 ° C, limitée par le point débullition de laluminium, qui est de 2519 ° C. Cet article explique comment la température est limitée et comment la calculer en utilisant la loi de Hesse.
Réponse
Cela me donne une température négative, donc je suppose que cest faux.
Rappelez-vous que lénergie donnée au fur et à mesure quune réaction exothermique progresse, elle est absorbée par lenvironnement. Lénergie potentielle chimique stockée dans laluminium et la rouille est convertie en énergie cinétique. Vous êtes intéressé par $ \ Delta H_ {surr} $, qui devrait être $ – \ Delta H_ {sys } $. Le « système » dans ce cas est les électrons des matériaux engagés dans divers modèles de liaison, et les « environs » sont les matériaux en vrac.
Je mattendais à quelque chose autour de quelques milliers de degrés pas près de dix mille.
Je serais daccord. Loxyde daluminium et le fer fondent puis bouillent en dessous de 10000 o C. Etes-vous sûr de déterminer le $ \ Delta _f H ^ o $ de $ \ ce {Fe} (l) $ correctement? La fusion est un processus endothermique (absorbe la chaleur de lenvironnement).
Commentaires
- bien pour celui jai utilisé un nombre ridicule pour le point de fusion du fer . Cela combiné avec la correction de ce qui est négatif et de ce qui ne lest pas dans chaque circonstance, jobtiens environ 5000 ° C, ce qui est plus raisonnable mais semble toujours élevé. Jaurais pu faire une autre erreur simple
Réponse
Je viens avec une équation comme -14445 kJ / mol = 0,147 kJ / (mol K) * maxT
Cest faux. $ C_p $ dépend de la température, vous devez donc utiliser une équation plus sophistiquée avec des intégrales. De plus, les pièces pour chauffer les phases liquide et solide seront différentes.
Commentaires
- Cette question suppose que Cp ne dépend pas de la température dans les plages de température données
- Eh bien … Cest faux. Et encore une fois, il faut au moins compter le fait que la réaction donne des produits partiellement fondus, ce qui réduit également leffet global.
Réponse
Il existe de nombreux types de compositions de thermite bien que la forme la moins chère soit à base daluminium, alors que vous pourriez avoir du magnésium, du titane, du zinc, du silicium et du bore comme source de carburant. Les oxydants peuvent également varier de loxyde de bismuth (III), de loxyde de bore (III), de loxyde de silicium (IV), de loxyde de chrome (III), de loxyde de manganèse (IV), de loxyde de fer (III), de loxyde de fer (I, III), oxyde de cuivre (II) ou oxyde de plomb (II, IV).
La plupart des compositions de thermite brûlent à environ 4000 degrés, mais une fois commencée, la réaction ne peut pas être arrêtée tant que tout le combustible et les oxydants nont pas été épuisés.