테르밋 반응에서 $$ \ ce {2Al (s) + Fe2O3 (s)-> 2Fe (l) + Al2O3 (s)} $$ 제품이 얻을 수있는 최대 온도는 얼마입니까? 반응물이 $ 25 \ \ mathrm {^ \ circ C} $ 및 $ 1 \ \ mathrm {atm} $이고 모든 열용량이 일정하다고 가정합니다.
나는 반응의 엔탈피 변화를 찾기 위해 Hess의 법칙을 사용하여 시작했습니다. 나는 액체 철의 형성 열을 찾을 수 없었기 때문에 그것을 찾아야한다고 생각합니다. 방금 $$ \ ce {Fe (s) + 열 + 융합 엔탈피-> Fe (s)} $$ 방정식을 작성하고 액체 철의 형성 열을 계산했습니다. $ 25 \ \ mathrm {^ \ circ C} $에서 약 $ -302.71 \ \ mathrm {kJ / mol} $입니다.
최대 온도를 찾기 위해 $$ \ Delta H_ \ mathrm r = \ Delta T \ cdot C_ \ mathrm p (\ text {products}) $$를 사용하고 $$와 같은 방정식을 사용했습니다. -14445 \ \ mathrm {kJ / mol} = 0.147 \ \ mathrm {kJ / (mol \ K)} \ cdot T_ \ text {max} $$ 이것은 저에게 음의 온도를 제공하므로 잘못된 것이라고 생각합니다. 절대 값을 취해도 답이 엄청나게 높아 보인다. 나는 1 만도에 가까운 것이 아니라 수천도 정도의 무언가를 기대하고 있었다.
주석
- 열역학은 여기서 완전한 그림을 제공하지 않습니다. 실제 열은 반응 역학과 열 전달 역학에 의해 지배됩니다. 환경에. 열역학적 계산은 기껏해야 절대 상한을 제공합니다.
답변
Wikipedia 의 최대 온도는 약 2500 ° C이며 알루미늄의 끓는점 (2519 ° C)으로 제한됩니다. 이 기사에서는 온도가 제한되는 방식과 Hesse의 법칙을 사용하여 온도를 계산하는 방법에 대해 설명합니다.
답변
이것은 음의 온도를 제공하므로 잘못된 것이라고 가정합니다.
주어진 에너지를 기억하십시오. 발열 반응이 진행됨에 따라 주변에 흡수됩니다. 알루미늄과 녹에 저장된 화학적 위치 에너지는 운동 에너지로 변환됩니다. $ \ Delta H_ {surr} $에 관심이 있습니다. $-\ Delta H_ {sys } $.이 경우 “시스템”은 다양한 결합 패턴에 관여하는 재료의 전자이고 “주변”은 벌크 재료입니다.
1 만도 근처가 아닌 수천도 정도를 예상했습니다.
동의합니다. 산화 알루미늄과 철이 모두 녹고 10000 이하로 끓습니다. o C. $ \ Delta _f H ^ o를 결정 하시겠습니까? $ of $ \ ce {Fe} (l) $ 올바르게? 녹는 것은 흡열 과정입니다 (주변의 열을 흡수합니다).
설명
- 철의 녹는 점으로 말도 안되는 숫자를 사용했습니다. . 그것은 부정적인 것을 수정하고 각 상황에없는 것을 수정하는 것과 결합되어 더 합리적이지만 여전히 높은 것처럼 보이는 약 5000C를 얻고 있습니다. 또 다른 간단한 오류를 범했을 수 있습니다.
답변
-14445 kJ / mol = 0.147 kJ / (mol K) * maxT
틀 렸습니다. $ C_p $는 온도에 따라 달라 지므로 더 정교한 방정식을 적분으로 사용해야합니다. 또한 액체 및 고체상을 가열하는 부품이 다릅니다.
설명
- 이 질문은 Cp가 주어진 온도 범위에서 온도에 의존하지 않는다고 가정합니다.
- 글쎄 … 틀 렸습니다. 그리고 다시, 적어도 반응이 부분적으로 녹은 제품을 제공하고 전체적인 효과를 감소 시킨다는 사실을 세어야합니다.
Answer
가장 저렴한 형태는 알루미늄 기반이지만 마그네슘, 티타늄, 아연, 실리콘 및 붕소를 연료로 사용할 수 있지만 다양한 유형의 테르밋 구성이 있습니다. 산화제는 또한 산화 비스무트 (III), 산화 붕소 (III), 산화 규소 (IV), 산화 크롬 (III), 산화 망간 (IV), 산화철 (III), 산화철 (I, III), 구리 (II) 산화물 또는 납 (II, IV) 산화물.
대부분의 테르밋 조성은 약 4,000도에서 연소되지만 일단 시작된 후에는 모든 연료와 산화제가 소모 될 때까지 반응을 멈출 수 없습니다.