0

UNIVERSITETI I PRISHTINËSFAKULTETI I BUJQËSISË DHE VETERINARISË

SEMINAR

LËNDA: Kimi FizikeTEMA : Energjia e brendeshme; Entalpia

Studentet: Profesori I lëndës: Blerinë Ramadani Esad Behrami

Prishtinë

1

TERMOKIMIA DHE OBJEKTII STUDIMIT TË SAJ

-Njohuri të përgjithshme-

Proceset apo shndërrimet kimike që ndodhin në natyrë, laborator ose industri shoqërohen me çlirim ose thithje nxehtësie (formë e energjisë).Me studimin e tyre merret ajo pjesë e shkencës së kimisë, që quhet Termokimi.-Termokimia është gjithashtu degë e termodinamikës kimike. Nëpërmjet tyre, ne studiojmë:- nxehtësinë që çlirohet gjatë formimit të substancave ose që thithet gjatë shpërbërjessë tyre; - rrugët e përcaktimit të nxehtësisë së thithur ose të çliruar gjatë reaksioneve kimike;- mënyrën e përdorimit të të dhënave teorike dhe eksperimentale, për përcaktimi e ndryshimit të nxehtësisë në reaksione që lidhen me njëri-tjetrin (reaksionet me disa stade zhvillimi)

Nxehtësia e çliruar, nxehtësia e thithur dhe nxehtësia specifike.Me nxehtësi do të kuptojmë një formë energjie. Me nxehtësi të çliruar do të kuptojmë sasinëe energjisë që çlirohet nga reaktantët gjatë një reaksioni ose gjatë ndryshimit të gjendjes fizike, p.sh., kur uji kalon nga gjendja e gaztë (që zotëron më shumë energji), në gjendje të lëngët (që zotëron më pak energji), themi se procesi shoqërohet me çlirim energjie.

– nx Ujë (gaz) → ujë (lëng)

Me nxehtësi të thither: do të kuptojmë sasinë e energjisë që thithet nga reaktantët gjatë një reaksioni kimik ose gjatë ndryshimit të gjendjes fizike.

PROCESET SHOQEROHEN ME

a) çlirim nxehtësieb) thithje nxehtësie

1. frymëkëmbimi qelizor2. djegiet e substancave3. futja e elektroneve në atom4. kondensimi i gazeve në lëngje5. kthimi i substancave të lëngëta nëgjendje të ngurtë etj.

1. fotosinteza2. gatitja e NO nga veprimi i azotit meoksigjenin3. shpërbërjet e substancave4. largimi i ele ktronit nga atomi5. kthimi i lëngjeve në gaze, isubstancave të ngurta në lëngje etj

2

ENERGJIA E BRENDSHME E NJË SISTEMI TERMODINAMIK DHE PARIMI I PARË I TERMODINAMIKËS

Energjia e brendshme e një sistemi termodinamik përbëhet nga:1. energjia e brendshme termike;

2. energjia mekanike.

-Energjia e brendshme termike-

Me energji të brendshme termike të një sistemi termodinamik (i cili mund të ndodhet në gjendje të gaztë, të lëngët ose të ngurtë), do të kuptojmë shumën e energjisë molekulare kinetike dhe të energjisë molekulare potenciale të sistemit.Me energji molekulare kinetike :do të kuptojmë energjinë e lëvizjes tejbartëse, energjinë elëvizjeve rrotulluese të molekulave, energjinë e lëvizjeve luhatëse të atomeve dhe të grupeveatomike që përbëjnë molekulat, energjinë e lëvizjes së elektroneve etj.Me energji molekulare potenciale: do të kuptojmë energjinë e bashkëveprimit të të gjitha molekulave që përbëjnë sistemin termodinamik (ose energjinë e shtytjes dhe tërheqjes midis grimcave të cilat mund të jenë atome, molekula, jone etj.).

Energjia mekanike dhe ndryshimi i saj nga energjia e brendshme termike-

Theksojmë se energjia e brendshme termike përbën vetëm një pjesë të energjisë së brendshme të sistemit. Në totalin e energjisë së brendshme të një sistemi termodinamik përfshihet jo vetëm energjia e brendshme termike, por dhe energjia mekanike. Kjo e fundit është shuma e energjive potenciale dhe kinetike e sistemit si një i tërë. Për të bërë dallimin, japim një shembull: Në një ballon të mbyllur kemi vendosur një sasi gazi. Energjia e brendshme termike e gazit përbëhet nga energjia e bashkëveprimit ndërmolekular + energjinë e lëvizjes tejbartëse (lëkundëse), kërcyese dhe rrotulluese të molekulave të gazit, d.m.th.: Eb

Ep + Ek

Nëse ballonin me gaz e vëmë në lëvizje, themi se gazi në këtë rast përfaqëson dhe një system termodinamik.Në këtë rast, ai zotëron si energji kinetike të lëvizjes së sistemit në tërësi (balloni lëviz), ashtu dhe energji potenciale të bashkëveprimit gravitacional me Tokën (Toka nuk bën pjesë në sistemin në studim).Energjia kinetike dhe potenciale në këtërast përbëjnë energjinë mekanike të sistemit në tërësi dhe nuk përfshihen në energjinë ebrendshme termike.të tij në rrugë eksperimentale.

3

-Parimi i parë i termodinamikës-

Një sistem mund ta ndryshojë energjinë e brendshme termike kur kalon nga një gjendje fillestare në një gjendje përfundimtare. Ky ndryshim ndodh në dy mënyra:

Duke u bazuar në mënyrat e ndryshimit të energjisë së brendshme termike të sistemit termodinamik, si dhe në marrëveshjen e bërë (A>0 dhe Q>0), mund të shkruajmë relacionin midis nxehtësisë që i jepet sistemit (Q) me ndryshimin e energjisë së brendshme termike (∆ U) dhe punës së kryer nga sistemi mbi mjedisin (A):Q = ∆ U + A ose ∆ U = Q - A (2)(në këtë rast, A>0 dhe sistemi kryen punë mbi mjedisin)Ky barazim shpreh parimin e parë të termodinamikës, i cili interpretohet:Nga sasia e nxehtësisë që i jepet sistemit, një pjesë shkon për ndryshimin e energjisë së brendshme termike të tij, ndërsa pjesa tjetër shkon për punën e kryer nga sistemi mbi trupat e jashtëm

a) kur sistemi kryen punë mbi mjedisin ose kur mjedisi kryen punë mbi sistemin;b) kur sistemi shkëmben nxehtësi.Duke shënuar me U1 energjinë e brendshme të sistemit në gjendjen fillestare dhe me U2 energjinë e brendshme të sistemit në gjendjen përfundimtare, mund të njehsojmë ndryshimin e energjisë së brendshme termike (e cila shënohet ∆ U), me anë të barazimit:

∆ U = U2 – U1

Edhe pse sistemet

zvogëlojnë apo rrisin

energjinë e brendshme termike,

themise:

energjia nuk

humbet, as nuk

krijohet nga asgjë,

ajo transformo

het nganjë formë

në një formë tjetër

energjie.

4

Përkufizim: ndryshimi i energjisë së sistemit ∆ U, kur ai kalon nga një gjendje në një tjetër, është i barabartë me shumën e nxehtësisë Q që merr sistemi, me punën A të kryer mbi të nga forca të jashtme të mjedisit.

ZBATIME TË PARIMIT TË PARË TËTERMODINAMIKËS

Kjo do të thotë se sasia e nxehtësisë shkon vetëm për ndryshimin e energjisë së brendshme termike të sistemit.b) kur sistemi nuk merr as nuk jep nxehtësi, Q = 0, del A = -∆ UKjo do të thotë se puna kryhet falë ndryshimit të energjisë së brendshme termike të sistemit.c) kur sistemi nuk e ndryshon temperaturën, d.m.th. nuk ndryshon energjinë e brendshme termike, atëherë: ∆ U = 0, del Q = AKjo do të thotë se e gjithë sasia e nxehtësisë që i jepet shkon vetëm për kryerjen e punës.

Edhe pse sistemet

zvogëlojnë apo rrisin

energjinë e brendshme termike,

themise:

energjia nuk

humbet, as nuk

krijohet nga asgjë,

ajo transformo

het nganjë formë

në një formë tjetër

energjie.

Në vend të punës A që kryen sistemi mbi mjedisin, ne mund të shqyrtojmë dhe punën që kryenmjedisi mbi sistemin (-A). Duke pasur parasysh se A = -A, parimi i parë i termodinamikës mund të shkruhet edhe si më poshtë:∆ U = Q + A (3),në këtë rast A<0 dhe mjedisi kryen punë mbi sistemin.

Duke u bazuar në barazimin (2), që shpreh parimin e parë të termodinamikës Q = ∆ U + A, kemi:a) për proceset termodinamike që zhvillohen në vëllim konstant, A=0, del Q=∆ U

5

d) për proceset termodinamike që zhvillohen në trysni konstante, kemi dy raste:

dhe pjesërisht për kryerjen e punës në trysni konstante.

I) sistemi kryen punë pozitive mbi mjedisin,ai merr nxehtësi ngamjedisi, d.m.th. kur Q>0 dhe puna e sistemit është A>0, del ∆U>0II) mjedisi kryen punë pozitive mbi sistemin, ndërsa sistemi i jep nxehtësi mjedisit dhe kryen punë negative, d.m.th.:kur Q<0 dhe puna e sistemit është A<0, del ∆U<0Kjo do të thotë se sasia e nxehtësisë që merr sistemi, shkon pjesërisht për ndryshimin e energjisë së brendshme termike të sistemit

6

ENTALPIA E REAKSIONIT DHE ENTALPIA EFORMIMIT TË NJË MOLI SUBSTANCË

Entalpia dhe ndryshimi i entalpisë

Me entalpi do të kuptojmë energjinë totale të sistemit termodinamik. Ajo përfshin shumën e energjisë së brendshme të sistemit + energjinë, e cila kërkohet për ekspozimin e sistemit në mjedis, për stabilizimin e vëllimit dhe presionit të tij. Entalpia shënohet me germën H. Nisur nga përkufizimi, kur reaksionet apo proceset zhvillohen në presion konstant, është përcaktuar barazimi:

Shënim.H → entalpia (energjia totale e sistemit termodinamik)U → energjia e brendshme e sistemit termodinamikp → presioniV→ vëllimi i sistemitEnergjia totale e sistemit termodinamik ose entalpia e tij, nuk mund të matet drejtpërdrejt.Eksperimentalisht, ne mund të masim ndryshimin e entalpisë, që shënohet ∆H. Duke umbështetur në barazimin (1), për çdo reaksion kimik që zhvillohet në trysni konstante,mund të shkruajmë.:

∆H = ∆U + p∆VKy barazim del si rezultat i veprimeve të mëposhtme:

∆H =(U2–U1) + p (V2-V1) = ∆U + p∆V

Marrëdhëniet midis ndryshimit të entalpisë dhe energjisë së thithur ose të çliruar gjatë reaksionit.Për reaksionet që zhvillohen në vëllim konstant, ∆V=0 dhe puna p∆V = 0. Duke zëvendësuarnë barazimin (2), marrim barazimin:

∆H = ∆U + 0 d.m.th.: ∆H =∆U(3)

Gjithashtu, nga mësimi i kaluar dimë se për proceset termodinamike që zhvillohen nëvëllim konstant A=0 dhe nga parimi i parë i termodinamikës, del:

Q =∆ U(4)

Duke analizuar barazimet (3) dhe (4) del se:

∆H = ∆ U = Qd.m.th., ndryshimi i entalpisë së një sistemi termodinamik në vëllim konstant është i barabartëme sasinë e nxehtësisë së shtuar në sistem.

7

Përkufizim.Për një reaksion që zhvillohet në vëllim konstant, ndryshimi I entalpisë është i barabartë me ndryshimin e energjisë së brendshme termike tësistemit dhe me sasinë e nxehtësisë që sistemi i jep apo i merr mjedisit.Gjithashtu, duke u nisur nga entalpia e sistemit në gjendjen fillestare dhe përfundimtare, mund të shkruajmë:

∆H = H2– H1

ku:

∆H → ndryshimi i entalpisë

H2 → entalpia e sistemit termodinamik në gjendjen përfundimtare (ose entalpia e produkteve në një reaksion kimik)H1 → entalpia e sistemit termodinamik në gjendjen fillestare (ose entalpia e reaktantëve në një reaksion kimik)Ndryshimi i entalpisë (∆H) nuk është gjithmonë nxehtësia (Q). Ato dallohen nga njëra-tjetra kur sistemi kryen punë mbi mjedisin dhe anasjelltas.Njësia matëse e ndryshimit të entalpisë është xhaul (J).Entalpia standarde e formimitMe entalpi standarde të formimit të një përbërje kimike do të kuptojmë entalpinë e formimit të një moli të saj në kushte standarde. Simbolikisht shënohet Δ Hf 0 në kJ/mol.

Kushtet standarde janë:

• për substancat në gjendje të gaztë, trysnia duhet të jetë 0,1 MPa;• për substancat në gjendje të lëngët, përqendrimi i tretësirës ujore duhet të jetë 1 M;• matjet duhet të bëhen në temperaturën 25°C (ose 298 K).

Entalpia e reaksionit

Një reaksion ekzotermik që zhvillohet në presion konstant, shoqërohet me çlirim energjie dhe vlera e ndryshimit të entalpisë ∆H është negative (∆H<0):- Entalpia e një reaksioni njehsohet duke zbritur nga shuma e entalpive standarde të produkteve shumën e entalpive standarde të reaktantëve. Në njehsime merren parasysh dhe koeficientet para formulave të substancave.

reaktantëve(n dhe m janë koeficientet)Tre faktorët që mund të ndikojnë në entalpinë e një reaksioni janë:· përqendrimi i reaktantëve dhe i produkteve;· temperatura e sistemit;· presioni i pjesshëm i gazit (nëse gazi përshihet në reaksion)

8