テルミット反応では$$ \ ce {2Al（s）+ Fe2O3（s）-> 2Fe（l）+ Al2O3（s）} $$製品が到達できる最高温度はどれくらいですか？反応物が$ 25 \ \ mathrm {^ \ circ C} $と$ 1 \ \ mathrm {atm} $にあり、すべての熱容量が一定であると仮定します。
ヘスの法則を使って反応のエンタルピー変化を見つけることから始めました。液体鉄の形成熱を見つけることができなかったので、それを見つける必要があると思います。 $$ \ ce {Fe（s）+熱+融解熱-> Fe（s）} $$の方程式を書き、溶鉄の生成熱を計算しました。 $ 25 \ \ mathrm {^ \ circ C} $は約$ -302.71 \ \ mathrm {kJ / mol} $です。
最高温度を見つけるために、$$ \ Delta H_ \ mathrm r = \ Delta T \ cdot C_ \ mathrm p（\ text {products}）$$を使用して、$$のような方程式を出しました。 -14445 \ \ mathrm {kJ / mol} = 0.147 \ \ mathrm {kJ /（mol \ K）} \ cdot T_ \ text {max} $$これは負の温度になるので、間違っていると思います。絶対値を取っても答えはひどく高いようです。 １万度近くではなく、数千度くらいの何かを期待していました。
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- 熱力学は、ここで完全な全体像を示すことはありません。実際の熱は、反応の動力学と熱伝達の動力学によって支配されます。環境に。熱力学的計算では、せいぜい絶対的な上限が得られます。
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ウィキペディアの最高温度は約2500°Cですが、アルミニウムの沸点である2519°Cによって制限されます。この記事では、温度がどのように制限されているか、およびヘッセの法則を使用して温度を計算する方法について説明しています。
回答
これは負の温度になるので、間違っていると思います。
与えられたエネルギーを覚えておいてください発熱反応が進行すると、周囲に吸収されます。アルミニウムと錆に蓄えられた化学ポテンシャルエネルギーは、運動エネルギーに変換されます。$ \ Delta H_ {surr} $に関心があります。これは、$-\ Delta H_ {sysである必要があります。 } $。この場合の「システム」は、さまざまな結合パターンに関与する材料の電子であり、「周囲」はバルク材料です。
1万度近くではなく数千度前後の何かを期待していました。
同意します。酸化アルミニウムと鉄の両方が溶けて、10000未満で沸騰します o C. $ \ Delta _f H ^ oを決定してもよろしいですか$ \ ce {Fe}（l）$の$は正しく？融解は吸熱プロセスです（周囲から熱を吸収します）。
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- 鉄の融点にばかげた数値を使用しました。 。それは、それぞれの状況で何がネガティブで何がそうでないかを修正することと組み合わされて、私はより合理的ですがそれでも高いように見える5000C前後を得ています。別の単純なエラーが発生した可能性があります
回答
-14445 kJ / mol = 0.147 kJ /（mol K）* maxT
のような方程式が出てきます。それは間違っています。 $ C_p $は温度に依存するため、積分を使用したより高度な方程式を使用する必要があります。さらに、液相と固相を加熱するための部品が異なります。
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- この質問は、Cpが特定の温度範囲で温度に依存しないことを前提としています。
- まあ…それは間違っています。また、少なくとも、反応によって部分的に溶融した生成物が生成され、全体的な効果も低下するという事実を数える必要があります。
回答
最も安価な形態はアルミニウムベースですが、燃料源としてマグネシウム、チタン、亜鉛、シリコン、ホウ素を使用することもできますが、テルミット組成にはさまざまな種類があります。酸化剤はまた、ビスマス（III）酸化物、ホウ素（III）酸化物、シリコン（IV）酸化物、クロム（III）酸化物、マンガン（IV）酸化物、鉄（III）酸化物、鉄（I、III）酸化物、酸化銅（II）または酸化鉛（II、IV）。
ほとんどのテルミット組成物は約4,000度で燃焼しますが、一度開始すると、すべての燃料と酸化剤が消費されるまで反応を停止できません。