الانتقال إلى المحتوى

التغيرات في الطاقة

AQA · GCSE · Chemistry · الموضوع 5

5.1

تغيرات الطاقة: التفاعلات التي تطلق الحرارة والتفاعلات التي تمتصها

  • التفاعلات الطاردة للحرارة تعطي طاقة إلى الخارج — تدفئ المحيطات؛ التفاعلات الماصة للحرارة تأخذها من الداخل — تبرد.
  • مخططات مسارات التفاعل تظهر طاقة التنشيط والتغير الكلي؛ (HT) طاقات الروابط تُجمع لتعطي نفس القصة.
  • الخلايا الكيميائية وخلايا الوقود (الكيمياء فقط) تحول طاقة التفاعل إلى كهرباء.
مفردات تدريب
English العربية
exothermic/eɡzəˈðɜːmɪk/ طارد للحرارة
endothermic/ˌendəʊˈθɜːmɪk/ ماص للحرارة
activation energy/ˌæktɪˈveɪʃn ˈenədʒi/ طاقة التنشيط
reaction profile/rɪˈækʃn ˈprəʊfaɪl/ ملف التفاعل
fuel cell/ˈfjuːəl sel/ خلية الوقود
rechargeable/rɪˈtʃɑːdʒəbl/ قابل لإعادة الشحن
bond energy/bɒnd ˈenədʒi/ طاقة الرابطة
5.1

التفاعلات الطاردة والماصة للحرارة (4.5.1)

المنهج

التفاعلات الطاردة والماصة للحرارة (AQA 8462 العبارات 4.5.1.1-4.5.1.3).

  1. عرّف التفاعلات الطاردة والماصة للحرارة من خلال تغير درجة الحرارة، مع ذكر أمثلة واستخدامات.
  2. ارسم وفسر منحنيات طاقة التفاعل مع طاقة التنشيط والتغير الكلي في الطاقة.
  3. (HT) احسب التغير الكلي في الطاقة من طاقات الروابط واشرح الفرق بين نوعي التفاعلين.

المصدر: منهج كامبريدج الدولي

الحفاظ على الطاقة: الطاقة المنقولة إلى المحيطات تأتي من مخزون النواتج. التفاعل الطارد ينقل الطاقة إلى الخارج — ترتفع درجة حرارة المحيطات (الاحتراق، العديد من الأكسدات، التعادل؛ استخدامات: أدوية تدفئة اليدين، علب ذاتية التسخين). التفاعل الماص يأخذ الطاقة من الداخل — تنخفض درجة الحرارة (التحلل الحراري، حمض الستريك + بيكربونات الصوديوم؛ استخدامات: أكياس إصابات الرياضة). احكم على كل منها من خلال التغير في درجة حرارة المحيطات؛ لا يُطلب حساب ΔH.

مخططات مسارات التفاعل للتفاعلات الطاردة والماصة للحرارة، مع أسهم لطاقة التنشيط والتغير الكلي في الطاقة.

مخططات مسارات التفاعل: تحتاج التفاعلات جسيمات متصادمة بحد أدنى من طاقة التنشيط. ارسم وقراءة مخططات مستويات الطاقة — الطاقات النسبية للمتفاعلات والنواتج، سهم طاقة التنشيط من مستوى المتفاعلات، التغير الكلي في الطاقة، الخط المنحنى بينهما. طارد: النواتج أسفل المتفاعلات؛ ماص: النواتج أعلى.

(HT) طاقات الروابط: الطاقة تُزود لكسر روابط المتفاعلات وتُطلق عند تكون روابط النواتج:

  • طارد — الإطلاق أثناء التكون أكثر مما تكلفه الكسر;
  • ماص — كلفة الكسر أكثر مما يُطلقه التكون.

التغير الكلي = Σ(طاقات الروابط المكسورة) − Σ(طاقات الروابط المكونة). المحفز يخفض طاقة التنشيط — ولا يغير التغير الكلي في الطاقة.

RP4: استقصاء المتغيرات المؤثرة على تغيرات درجة الحرارة في محاليل التفاعل (مثل الحجم/التركيز) — تخطيط المتغيرات، قياس ΔT، رسم المنحنى، الاستنتاج.

5.2

خلايا كهربائية وكهرباء خلايا الوقود — الكيمياء فقط (4.5.2)

المنهج

الخلايا الكيميائية وخلايا الوقود، كيمياء فقط (AQA 8462 العبارة 4.5.2).

  1. اشرح كيف تنتج الخلايا الكهرباء وماذا تعتمد عليه الجهد الكهربائي.
  2. قارن بين الخلايا غير القابلة لإعادة الشحن والخلايا القابلة لإعادة الشحن.
  3. صف خلايا الوقود الهيدروجينية و(HT) معادلات نصف القطب الخاصة بها، وقم بتقييمها مقابل الخلايا القابلة لإعادة الشحن.

المصدر: منهج كامبريدج الدولي

الخلايا تحتوي مواد كيميائية تتفاعل لإنتاج الكهرباء. يعتمد الجهد على نوع القطب والإلكتروليت؛ الخلية البسيطة هي معدنان مختلفان في إلكتروليت — المعدن الأكثر نشاطاً ينتج جهداً أعلى (يفقد إلكتروناته بسهولة أكبر). البطاريات = خلايا في توالي لجهد أعلى.

الخلايا غير القابلة للشحن (القاعدية) تتوقف عند نفاد أحد المتفاعلات؛ الخلايا القابلة لإعادة الشحن تعكس تفاعلاتها عند تزويد تيار خارجي.

خلايا الوقود: الوقود (مثل الهيدروجين) + الأكسجين مزودان باستمرار؛ يتم أكسدة الوقود كهربائياً لإعطاء فرق جهد. الإجمالي: هيدروجين ← ماء. قارنها بالبطاريات القابلة لإعادة الشحن: انعدام الملوثات عند نقطة الاستخدام، إعادة التعبئة المستمرة؛ لكن تخزين الهيدروجين وإنتاجه وتكلفته يعيقان ذلك. (HT) معادلات نصف التفاعل لخلايا الوقود الهيدروجينية:

  • القطب السالب: 2 H₂ → 4 H⁺ + 4e⁻ (أو 2 H₂ + 4 OH⁻ → 4 H₂O + 4e⁻)
  • القطب الموجب: O₂ + 4 H⁺ + 4e⁻ → 2 H₂O (أو O₂ + 2 H₂O + 4e⁻ → 4 OH⁻)
5.2

قائمة التحقق قبل اعتبار هذا الموضوع مكتملاً

  • عرّف التفاعلات الطاردة والماصة للحرارة بناءً على تغير درجة الحرارة، مع مثالين واستخدامين لكل منهما.
  • ارسم كلا من منحنيات طاقة التفاعل مع توضيح طاقة التنشيط والتغير الكلي.
  • (HT) اجمع طاقات الروابط في كلا الاتجاهين؛ ووضح تأثير العامل المحفز على المنحنى.
  • (Chem) عوامل جهد الخلية؛ القابلة للشحن وغير القابلة للشحن؛ معادلات خلايا الوقود وتقييمها.

المزيد من المواضيع في AQA · GCSE · Chemistry

تسجيل الدخول أو إنشاء حساب

IGCSE، A-Level & AP