۲۰ امتحان نهایی / مهارت شیمی
شیب، فاز، انرژی

منحنی گرم‌کردن؛
هر قطعه را با یک حالت ماده برچسب بزن

نمودار را یک‌باره حل نکن. بخش‌های شیب‌دار و تغییر فاز را جدا کن، حالت ماده را روی هر قطعه بنویس و انرژی کل را از جمع انرژی مرحله‌ها به دست آور.

T–Q

محور افقی را پیش از تفسیر بخوان

محور افقی ممکن است گرمای داده‌شده، زمان یا کمیت دیگری باشد. اگر زمان است، تبدیل آن به انرژی به توان منبع و شرایط مسئله نیاز دارد. شیب نمودار را بدون شناخت دو محور تفسیر نکن.

برچسب هر قطعه

حالت یا فاز | دمای آغاز و پایان | نوع رابطه | انرژی قطعه

بخش شیب‌دار را تغییر دما بدان

در یک فاز ثابت، انرژی داده‌شده می‌تواند دمای ماده را تغییر دهد. رابطهٔ Q=mcΔT را با جرم، گرمای ویژهٔ همان فاز و تغییر دمای همان قطعه بنویس.

بخش افقی را تغییر فاز بخوان

در مدل معمول منحنی، هنگام تغییر فاز دما ثابت می‌ماند اما انرژی برای تغییر آرایش و برهم‌کنش ذره‌ها مبادله می‌شود. رابطهٔ گرمای نهان را با جرم و کمیت ویژهٔ همان تغییر فاز به کار ببر.

ثابت‌بودن دما را توقف تبادل انرژی ندان

افقی‌بودن قطعه یعنی دما تغییر نمی‌کند، نه اینکه گرمایی وارد یا خارج نمی‌شود. انرژی در تغییر حالت فیزیکی ماده نقش دارد. این تفاوت را در پاسخ تشریحی صریح بنویس.

فازهای دو سوی سکوی نمودار را نام ببر

پیش از سکوی ذوب، ماده می‌تواند جامد باشد؛ روی سکو دو فاز هم‌زمان حضور دارند و پس از پایان آن فاز جدید باقی می‌ماند. ترتیب دقیق را از جهت گرم‌کردن یا سردکردن و برچسب‌های نمودار بخوان.

نمونهٔ محاسبهٔ قطعهٔ شیب‌دار

اگر ۰٫۲ کیلوگرم ماده با گرمای ویژهٔ ۵۰۰ ژول بر کیلوگرم‌درجه، ۳۰ درجه گرم شود، انرژی قطعه برابر ۰٫۲×۵۰۰×۳۰ یعنی ۳۰۰۰ ژول است.

مسیر چندمرحله‌ای را جمع بزن

اگر ماده هم گرم می‌شود، هم تغییر فاز می‌دهد و دوباره گرم می‌شود، برای هر قطعه یک Q جدا بنویس. گرمای ویژه یا گرمای نهان یک مرحله را در مرحلهٔ دیگر استفاده نکن.

در سردکردن علامت یا جهت را ثابت تعریف کن

اگر Q را گرمای دریافتی سامانه می‌گیری، در سردکردن مقدار آن منفی است. اگر سؤال اندازهٔ گرمای خارج‌شده را می‌خواهد، مقدار مثبت را همراه عبارت «خارج‌شده» گزارش کن. قرارداد را در همهٔ قطعه‌ها ثابت نگه دار.

شیب را با ظرفیت گرمایی مقایسه کن

اگر محور افقی انرژی و جرم ثابت باشد، تغییر دمای کمتر برای انرژی یکسان می‌تواند ظرفیت گرمایی بیشتری را نشان دهد. اگر محور افقی زمان است، توان منبع نیز باید در مقایسه ثابت باشد.

کنترل نهایی با جمع بازه‌ها

دمای آغاز و پایان هر قطعه، فاز و رابطه را بررسی کن و انرژی‌های مرحله‌ها را تنها پس از یکسان‌کردن واحد جمع بزن. برای گرماسنجی از Q=mcΔT و برای انرژی واکنش از گرماشیمی کمک بگیر.