7. வெப்ப இயக்கவியல்

கற்றல் நோக்கங்கள்

இந்தப் பாடத்தைப் படித்த பிறகு, மாணவர்கள் முடியும்

• அமைப்பு மற்றும் சூழலை வேறுபடுத்தி அறிதல்
• மூடிய, திறந்த மற்றும் தனிமைப்படுத்தப்பட்ட அமைப்புகளை வரையறுத்தல்
• நிலை மற்றும் பாதை சார்புகளை வேறுபடுத்தி அறிதல்
• உட்புற ஆற்றல், வேலை மற்றும் வெப்பத்திற்கு இடையிலான தொடர்பை விளக்குதல்
• வெப்ப இயக்கவியலின் நான்கு விதிகளைக் கூறுதல்
• உட்புற ஆற்றல் மாற்றம் (\( \Delta U \)) மற்றும் என்தால்பி மாற்றம் (\( \Delta H \)) மற்றும் அவற்றின் அளவீடுகளை தொடர்புபடுத்துதல்.
• பல்வேறு வகையான வினைகளுக்கான என்தால்பி மாற்றங்களைக் கணக்கிடுதல்
• படிகங்களின் லட்டு ஆற்றலைக் கணக்கிட ஹெஸ்ஸின் விதியைப் பயன்படுத்துதல்
• தன்னிச்சையான மற்றும் தன்னிச்சையற்ற செயல்முறைகளை வரையறுத்தல்
• வெப்ப இயக்கவியல் நிலை சார்புகளான என்தால்பி (H), என்ட்ரோபி (S) மற்றும் கிப்ஸ் கட்டற்ற ஆற்றல் (G) ஆகியவற்றுக்கு இடையிலான உறவை ஏற்படுத்துதல்
• ஒரு செயல்முறையின் தன்னிச்சையை நிர்ணயிக்கும் காரணிகளைப் பட்டியலிடுதல்
• \( \Delta G \) மற்றும் தன்னிச்சைக்கு இடையிலான தொடர்பையும், \( \Delta G^0 \) மற்றும் சமநிலை மாறிலிக்கு இடையிலான தொடர்பையும் ஏற்படுத்துதல்

7.1 அறிமுகம்

‘வெப்ப இயக்கவியல்’ எனும் சொல் வெப்பத்தின் பாய்வைக் குறிக்கிறது, மேலும் இது கிரேக்க சொற்களான ‘தெர்மோஸ்’ (வெப்பம்) மற்றும் ‘டைனமிக்ஸ்’ (பாய்வு) ஆகியவற்றிலிருந்து பெறப்பட்டது. நம் அன்றாட வாழ்வில், வெப்ப ஆற்றலை உற்பத்தி செய்ய எரிபொருளை எரித்தல், மின் ஆற்றலை உற்பத்தி செய்ய மின்சுற்று வழியாக எலக்ட்ரான்கள் பாய்தல், உயிரியல் செயல்பாடுகளுக்குத் தேவையான ஆற்றலை உற்பத்தி செய்ய வளர்சிதை மாற்ற வினைகள் போன்ற பல பயனுள்ள வினைகளை நாம் காண்கிறோம். ஆற்றல் மாற்றத்தைப் பற்றிய ஆய்வான வெப்ப இயக்கவியல், இவை அனைத்து செயல்முறைகளையும் அளவிடத்தக்க வகையில் விளக்குகிறது மற்றும் பயனுள்ள கணிப்புகளைச் செய்ய அனுமதிக்கிறது.

\( 19^{\mathrm{th}} \) நூற்றாண்டில், ஏற்கனவே இயங்கிய நீராவி இயந்திரங்களின் அடிப்படைக் கொள்கைகளைப் புரிந்துகொள்ளவும், அவற்றின் திறனை மேம்படுத்தவும் விஞ்ஞானிகள் முயன்றனர். இந்த ஆய்வின் அடிப்படைப் பிரச்சனை வெப்பத்தை இயந்திர வேலையாக மாற்றுவதாகும். இருப்பினும், காலப்போக்கில், வெப்ப இயக்கவியலின் விதிகள் உருவாக்கப்பட்டு நீராவி இயந்திரத்தின் செயல்முறையைப் புரிந்துகொள்ள உதவின. இந்த விதிகள் பரந்த அளவிலான செயல்முறைகளுக்குப் பொருந்தக்கூடிய சக்திவாய்ந்த கணித உறவுகளைக் கணிக்கப் பயன்படுத்தப்பட்டுள்ளன.

வெப்ப இயக்கவியல் குறிப்பிட்ட பண்புகளை (வெப்பம், வேலை) மற்றும் அவற்றுக்கிடையேயான உறவுகளை மதிப்பிடுகிறது. இது சமநிலையில் உள்ள அமைப்புகளின் பண்புகளைக் கையாள்கிறது மற்றும் அமைப்பை உருவாக்கும் தனிப்பட்ட மூலக்கூறுகளின் கோட்பாடுகள் அல்லது பண்புகளிலிருந்து சுயாதீனமானது.

வெப்ப இயக்கவியலின் கொள்கைகள் மூன்று வெப்ப இயக்கவியல் விதிகளை அடிப்படையாகக் கொண்டவை. முதல் இரண்டு விதிகள் (முதல் மற்றும் இரண்டாவது விதி) பல்வேறு வடிவங்களின் ஆற்றல்களின் ஒன்றுக்கொன்று மாற்றத்தின் உண்மையான அனுபவத்தைச் சுருக்கமாகக் கூறுகின்றன. மூன்றாவது விதி என்ட்ரோபியின் கணக்கீடு மற்றும் தனி வெப்பநிலையான 0 கெல்வினை அடைய இயலாமை ஆகியவற்றைக் கையாள்கிறது. வெப்ப இயக்கவியல் உயர் நடைமுறை மதிப்புகளைக் கொண்டுள்ளது, ஆனால் சில வரம்புகளைக் கொண்டுள்ளது. இது அணு மற்றும் மூலக்கூறு அமைப்பு மற்றும் வினை வழிமுறையிலிருந்து சுயாதீனமானது. கொடுக்கப்பட்ட நிபந்தனைகளின் கீழ் ஒரு குறிப்பிட்ட வினை சாத்தியமா இல்லையா என்பதைக் கணிக்க விதிகள் பயன்படுத்தப்படலாம், ஆனால் வினை நிகழும் விகிதத்தை அவை கொடுக்க முடியாது. வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், வெப்ப இயக்கவியல் சமநிலை நிலைமைகளை அளவிடத்தக்க வகையில் கையாள்கிறது, ஆனால் சமநிலை நிலைக்கான இயக்க அணுகுமுறையைக் கணக்கில் எடுத்துக்கொள்வதில்லை.

7.2 அமைப்பு மற்றும் சூழல்

வெப்ப இயக்கவியலின் விதிகள் மற்றும் அவற்றின் பயன்பாடுகளைப் படிப்பதற்கு முன், வெப்ப இயக்கவியலில் அடிக்கடி பயன்படுத்தப்படும் சில சொற்களின் பொருளைப் புரிந்துகொள்வது முக்கியம்.

அமைப்பு

பிரபஞ்சம் இரண்டு பகுதிகளாகப் பிரிக்கப்பட்டுள்ளது, அமைப்பு மற்றும் அதன் சூழல். அமைப்பு என்பது வெப்ப இயக்கவியல் பரிசீலனையில் உள்ள பிரபஞ்சத்தின் பகுதியாகும். இது உண்மையான அல்லது கற்பனையான எல்லைகளால் பிரபஞ்சத்தின் மற்ற பகுதிகளிலிருந்து பிரிக்கப்பட்டுள்ளது.

எடுத்துக்காட்டு: அமைப்பு என்பது ஒரு பீக்கரில் உள்ள நீர், காற்றால் நிரப்பப்பட்ட பலூன், குளுக்கோஸின் நீர்க்கரைசல் போன்றவையாக இருக்கலாம்.

இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் பண்புகளின் அடிப்படையில், அமைப்புகளை இரண்டு வகைகளாகப் பிரிக்கலாம்.

ஒரு அமைப்பின் அனைத்து கூறுகளின் இயற்பியல் நிலையும் ஒரே மாதிரியாக இருந்தால், அது ஒருபடித்தான அமைப்பு எனப்படும். எடுத்துக்காட்டு: வாயுக்களின் கலவை, முற்றிலும் கலக்கக்கூடிய திரவங்களின் கலவை போன்றவை.

ஒரு அமைப்பின் அனைத்து கூறுகளின் இயற்பியல் நிலை ஒரே மாதிரியாக இல்லாவிட்டால், அது பன்முகத்தன்மை கொண்ட அமைப்பு எனப்படும். எடுத்துக்காட்டு: எண்ணெய் மற்றும் நீரின் கலவை.

சூழல்

பிரபஞ்சத்தில் அமைப்பின் ஒரு பகுதியாக இல்லாத அனைத்தும் சூழல் எனப்படும்.

எல்லை

அமைப்பை அதன் சூழலில் இருந்து பிரிக்கும் எதுவும் எல்லை எனப்படும்.

7.2.1 அமைப்புகளின் வகைகள்

எல்லையின் தன்மையைப் பொறுத்து மூன்று வகையான வெப்ப இயக்கவியல் அமைப்புகள் உள்ளன.

தனிமைப்படுத்தப்பட்ட அமைப்பு

ஒரு அமைப்பு அதன் சூழலுடன் பொருளையோ அல்லது ஆற்றலையோ பரிமாறிக்கொள்ள முடியாவிட்டால், அது தனிமைப்படுத்தப்பட்ட அமைப்பு எனப்படும். இங்கு எல்லை சீல் செய்யப்பட்டு காப்பிடப்பட்டுள்ளது. வெப்பக் குடுவையில் அடைத்து வைக்கப்பட்டுள்ள சூடான நீர், ஒரு தனிமைப்படுத்தப்பட்ட அமைப்புக்கு எடுத்துக்காட்டாகும். இந்த தனிமைப்படுத்தப்பட்ட அமைப்பில் ஆற்றல் (வெப்பம்) மற்றும் பொருள் (நீராவி) இரண்டும் அமைப்பிற்குள் நுழைவதுமில்லை, வெளியேறுவதுமில்லை.

மூடிய அமைப்பு

ஒரு அமைப்பு அதன் சூழலுடன் ஆற்றலை மட்டுமே பரிமாறிக்கொள்ள முடியும், ஆனால் பொருளை பரிமாறிக்கொள்ள முடியாவிட்டால், அது மூடிய அமைப்பு எனப்படும். இங்கு எல்லை சீல் செய்யப்பட்டுள்ளது, ஆனால் காப்பிடப்படவில்லை. மூடிய பீக்கரில் உள்ள சூடான நீர் ஒரு மூடிய அமைப்புக்கு எடுத்துக்காட்டாகும். இந்த அமைப்பில் ஆற்றல் (வெப்பம்) சூழலுக்கு மாற்றப்படுகிறது, ஆனால் பொருள் (நீராவி) எதுவும் இந்த அமைப்பிலிருந்து வெளியேற முடியாது. ஒரு உருளையில் (சிலிண்டர்) பொருத்தப்பட்ட பிஸ்டனுடன் கூடிய வாயு ஒரு மூடிய அமைப்பை உருவாக்குகிறது.

திறந்த அமைப்பு

ஒரு அமைப்பு அதன் சூழலுடன் பொருள் மற்றும் ஆற்றல் இரண்டையும் பரிமாறிக்கொள்ள முடிந்தால், அது திறந்த அமைப்பு எனப்படும். திறந்த பீக்கரில் உள்ள சூடான நீர் திறந்த அமைப்புக்கு எடுத்துக்காட்டாகும். இந்த அமைப்பில் பொருள் (நீராவி) மற்றும் ஆற்றல் (வெப்பம்) இரண்டும் சூழலுக்கு மாற்றப்படுகின்றன.

அனைத்து உயிரினங்களும் வேதி வினைகளும் திறந்த அமைப்புகளாகும், ஏனெனில் அவை சூழலுடன் பொருள் மற்றும் ஆற்றலைப் பரிமாறிக்கொள்கின்றன.

7.2.2 அமைப்பின் பண்புகள்

செறிவு மற்றும் விரிவான பண்புகள்

ஒரு அமைப்பின் சில பண்புகள் அதன் நிறை அல்லது அளவைச் சார்ந்துள்ளது, மற்ற பண்புகள் அதன் நிறை அல்லது அளவைச் சார்ந்ததில்லை. இதன் அடிப்படையில், ஒரு அமைப்பின் பண்புகள் விரிவான பண்பு மற்றும் செறிவு பண்பு என வகைப்படுத்தப்படுகின்றன.

விரிவான பண்புகள்: அமைப்பின் நிறை அல்லது அளவைச் சார்ந்த பண்பு விரிவான பண்பு எனப்படும்.

எடுத்துக்காட்டுகள்: கனஅளவு, மோல்களின் எண்ணிக்கை, நிறை, உட்புற ஆற்றல் போன்றவை.

செறிவு பண்புகள்: அமைப்பின் நிறை அல்லது அளவிலிருந்து சுயாதீனமான பண்பு செறிவு பண்பு எனப்படும்.

எடுத்துக்காட்டுகள்: ஒளிவிலகல் எண், பரப்பு இழுவிசை, அடர்த்தி, வெப்பநிலை, கொதிநிலை, உறைநிலை, மோலார் கனஅளவு போன்றவை.

அட்டவணை 7.1 விரிவான மற்றும் செறிவு பண்புகளின் பொதுவான பட்டியல்

7.2.3 வெப்ப இயக்கவியல் செயல்முறைகள்

அமைப்பில் ஒரு மாற்றத்தை ஏற்படுத்தக்கூடிய செயல்பாட்டு முறை வெப்ப இயக்கவியல் செயல்முறை எனப்படும். வெப்பமூட்டுதல், குளிர்வித்தல், விரிவாக்கம், இறுக்கம், உருகுதல், ஆவியாதல் போன்றவை வெப்ப இயக்கவியல் செயல்முறைக்கு சில எடுத்துக்காட்டுகள்.

செயல்முறைகளின் வகைகள்

ஒரு வெப்ப இயக்கவியல் செயல்முறை வெவ்வேறு வழிகளிலும் வெவ்வேறு நிபந்தனைகளின் கீழும் மேற்கொள்ளப்படலாம். செயல்முறைகளை பின்வருமாறு வகைப்படுத்தலாம்:

மீள்வு செயல்முறை: அமைப்பும் சூழலும் பிரபஞ்சத்தின் வெப்ப இயக்கவியல் பண்புகளில் எந்த மாற்றத்தையும் ஏற்படுத்தாமல் இறுதி நிலையிலிருந்து ஆரம்ப நிலைக்கு மீட்டெடுக்கப்படக்கூடிய செயல்முறை மீள்வு செயல்முறை எனப்படும். மீள்வு செயல்முறை நிகழ இரண்டு முக்கியமான நிபந்தனைகள் உள்ளன. முதலாவதாக, செயல்முறை மிகச்சிறிய அளவில் மெதுவாக நிகழ வேண்டும், இரண்டாவதாக செயல்முறை முழுவதும், அமைப்பும் சூழலும் ஒன்றோடொன்று சமநிலையில் இருக்க வேண்டும்.

மீளா செயல்முறை: அமைப்பும் சூழலும் இறுதி நிலையிலிருந்து ஆரம்ப நிலைக்கு மீட்டெடுக்கப்பட முடியாத செயல்முறை மீளா செயல்முறை எனப்படும். இயற்கையில் நிகழும் அனைத்து செயல்முறைகளும் மீளா செயல்முறைகளாகும். மீளா செயல்முறையின் போது அமைப்பும் சூழலும் ஒன்றோடொன்று சமநிலையில் இருப்பதில்லை.

அடியாபாட்டிக் செயல்முறை: ஒரு அடியாபாட்டிக் செயல்முறை என்பது செயல்முறையின் போது அமைப்புக்கும் சூழலுக்கும் இடையில் வெப்பப் பரிமாற்றம் (q) இல்லாத செயல்முறை என வரையறுக்கப்படுகிறது. வெப்பம் அமைப்பிற்குள் பாயவோ அல்லது வெளியேறவோ முடியாத அந்த செயல்முறைகள் அடியாபாட்டிக் செயல்முறைகள் எனப்படும். இந்த நிலை அமைப்பை வெப்பமாக காப்பிடுவதன் மூலம் அடையப்படுகிறது. ஒரு அடியாபாட்டிக் செயல்முறையில் அமைப்பால் வேலை செய்யப்பட்டால் அதன் வெப்பநிலை குறைகிறது, அமைப்பின் மீது வேலை செய்யப்பட்டால் அதன் வெப்பநிலை அதிகரிக்கிறது, ஏனெனில், அமைப்பு அதன் சூழலுடன் வெப்பத்தை பரிமாறிக்கொள்ள முடியாது.

ஒரு அடியாபாட்டிக் செயல்முறைக்கு \( \mathbf{q} = 0 \)

சமவெப்ப செயல்முறை: ஒரு சமவெப்ப செயல்முறை என்பது அதன் ஆரம்ப நிலையிலிருந்து இறுதி நிலைக்கு மாறும் போது அமைப்பின் வெப்பநிலை மாறாமல் இருக்கும் செயல்முறை என வரையறுக்கப்படுகிறது. அமைப்பு அதன் சூழலுடன் வெப்பத்தை பரிமாறிக்கொள்கிறது மற்றும் அமைப்பின் வெப்பநிலை மாறாமல் இருக்கும். இந்த நோக்கத்திற்காக சோதனை பெரும்பாலும் ஒரு வெப்பநிலை மாறிலியில் செய்யப்படுகிறது.

ஒரு சமவெப்ப செயல்முறைக்கு \( dT = 0 \)

சம அழுத்த செயல்முறை: ஒரு சம அழுத்த செயல்முறை என்பது ஆரம்ப நிலையிலிருந்து இறுதி நிலைக்கு மாறும் போது அமைப்பின் அழுத்தம் மாறாமல் இருக்கும் செயல்முறை என வரையறுக்கப்படுகிறது.

ஒரு சம அழுத்த செயல்முறைக்கு \( dP = 0 \)

சம கனஅளவு செயல்முறை: ஒரு சம கனஅளவு செயல்முறை என்பது ஆரம்ப நிலையிலிருந்து இறுதி நிலைக்கு மாறும் போது அமைப்பின் கனஅளவு மாறாமல் இருக்கும் செயல்முறை என வரையறுக்கப்படுகிறது. குண்டு வெப்ப அளவியில் எரிபொருளை எரிப்பது ஒரு சம கனஅளவு செயல்முறைக்கு எடுத்துக்காட்டாகும்.

ஒரு சம கனஅளவு செயல்முறைக்கு, \( \mathrm{d}V = 0 \)

சுழற்சி செயல்முறை: ஒரு தொடர் மாற்றங்களை நிறைவு செய்த பிறகு ஒரு அமைப்பு அதன் அசல் நிலைக்குத் திரும்பும்போது, ஒரு சுழற்சி நிறைவடைந்ததாகக் கூறப்படுகிறது. இந்த செயல்முறை ஒரு சுழற்சி செயல்முறை எனப்படும்.

ஒரு சுழற்சி செயல்முறைக்கு \( \mathrm{d}U = 0 \), \( \mathrm{d}H = 0 \), \( \mathrm{d}P = 0 \), \( \mathrm{d}V = 0 \), \( \mathrm{d}T = 0 \)

அட்டவணை 7.2 செயல்முறை மற்றும் அதன் நிபந்தனையின் கண்ணோட்டம்

நிலை சார்புகள், பாதை சார்புகள்

நிலை சார்பு: ஒரு வெப்ப இயக்கவியல் அமைப்பை P, V, T மற்றும் ’n’ மாறிகளைப் பயன்படுத்தி வரையறுக்கலாம். ஒரு நிலை சார்பு என்பது ஒரு அமைப்பின் வெப்ப இயக்கவியல் பண்பாகும், இது கொடுக்கப்பட்ட நிலைக்கு ஒரு குறிப்பிட்ட மதிப்பைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் குறிப்பிட்ட நிலையை அடைந்த பாதையை (அல்லது முறையை) சார்ந்ததல்ல.

எடுத்துக்காட்டு: அழுத்தம் (P), கனஅளவு (V), வெப்பநிலை (T), உட்புற ஆற்றல் (U), என்தால்பி (H), கட்டற்ற ஆற்றல் (G) போன்றவை.

பாதை சார்புகள்: ஒரு பாதை சார்பு என்பது அமைப்பின் வெப்ப இயக்கவியல் பண்பாகும், இதன் மதிப்பு அமைப்பு அதன் ஆரம்ப நிலையிலிருந்து இறுதி நிலைக்கு மாறும் பாதையைச் சார்ந்துள்ளது.

எடுத்துக்காட்டு: வேலை (w), வெப்பம் (q).

செயல்முறை மீள்வு அல்லது மீளா வகையில் மேற்கொள்ளப்பட்டால் வேலை (w) வெவ்வேறு மதிப்புகளைக் கொண்டிருக்கும்.

உட்புற ஆற்றல் (U)

உட்புற ஆற்றல் என்பது ஒரு அமைப்பின் சிறப்பியல்பு பண்பாகும், இது U என்ற குறியீட்டால் குறிக்கப்படுகிறது. ஒரு அமைப்பின் உட்புற ஆற்றல் என்பது அதன் அனைத்து கூறுகளான அணுக்கள், அயனிகள் மற்றும் மூலக்கூறுகள் கொண்டிருக்கும் ஆற்றலுக்குச் சமம். ஒரு அமைப்பில் உள்ள அனைத்து மூலக்கூறுகளின் மொத்த ஆற்றல் அவற்றின் மொழிபெயர்ப்பு ஆற்றல் (\( U_t \)), அதிர்வு ஆற்றல் (\( U_v \)), சுழற்சி ஆற்றல் (\( U_r \)), பிணைப்பு ஆற்றல் (\( U_b \)), எலக்ட்ரான் ஆற்றல் (\( U_e \)) மற்றும் மூலக்கூறு இடைவினைகளால் ஏற்படும் ஆற்றல் (\( U_i \)) ஆகியவற்றின் கூட்டுத்தொகைக்குச் சமம்.

எனவே:

அமைப்பின் அனைத்து மூலக்கூறுகளின் மொத்த ஆற்றல் உட்புற ஆற்றல் எனப்படும். வெப்ப இயக்கவியலில் ஆற்றலின் தனி மதிப்பை விட உட்புற ஆற்றலில் ஏற்படும் மாற்றத்தில் (\( \Delta U \)) மட்டுமே அக்கறை கொள்ளப்படுகிறது.

உட்புற ஆற்றலின் முக்கியத்துவம்

ஒரு பொருள் கொண்டிருக்கும் உட்புற ஆற்றல் அதன் இயற்பியல் கட்டமைப்பை வேறுபடுத்துகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, கார்பனின் ஒருபுறப் பண்புகள், அதாவது கிராஃபைட் (\( C_{\text{graphite}} \)) மற்றும் வைரம் (\( C_{\text{diamond}} \)), அவை வெவ்வேறு உட்புற ஆற்றல்களைக் கொண்டிருப்பதாலும், வெவ்வேறு கட்டமைப்புகளைக் கொண்டிருப்பதாலும் ஒன்றுக்கொன்று வேறுபடுகின்றன.

உட்புற ஆற்றலின் (U) சிறப்பியல்புகள்:

• ஒரு அமைப்பின் உட்புற ஆற்றல் ஒரு விரிவான பண்பாகும். இது அமைப்பில் உள்ள பொருட்களின் அளவைச் சார்ந்துள்ளது. அளவு இரட்டிப்பாக்கப்பட்டால், உட்புற ஆற்றலும் இரட்டிப்பாகும்.
• ஒரு அமைப்பின் உட்புற ஆற்றல் ஒரு நிலை சார்பாகும். இது அமைப்பின் நிலை மாறிகள் (T, P, V, n) மட்டுமே சார்ந்துள்ளது. உட்புற ஆற்றலில் ஏற்படும் மாற்றம் இறுதி நிலை அடையப்பட்ட பாதையைச் சார்ந்ததல்ல.
• ஒரு அமைப்பின் உட்புற ஆற்றலில் ஏற்படும் மாற்றம் \( \Delta U = U_f - U_i \) என வெளிப்படுத்தப்படுகிறது.
• ஒரு சுழற்சி செயல்முறையில், உட்புற ஆற்றல் மாற்றம் இல்லை. \( \Delta U_{\text{(cyclic)}} = 0 \)
• இறுதி நிலையில் அமைப்பின் உட்புற ஆற்றல் (\( U_f \)) அதன் ஆரம்ப நிலையில் உள்ள உட்புற ஆற்றலை விட (\( U_i \)) குறைவாக இருந்தால், \( \Delta U \) எதிர்மறையாக இருக்கும். \( \Delta U = U_f - U_i = -\text{ve} \ (U_f < U_i) \)
• இறுதி நிலையில் அமைப்பின் உட்புற ஆற்றல் (\( U_f \)) அதன் ஆரம்ப நிலையில் உள்ள உட்புற ஆற்றலை விட (\( U_i \)) அதிகமாக இருந்தால், \( \Delta U \) நேர்மறையாக இருக்கும். \( \Delta U = U_f - U_i = +\text{ve} \ (U_f > U_i) \)

வெப்பம் (q)

வெப்பம் (q) என்பது ஒரு அமைப்பை அதன் சூழலில் இருந்து பிரிக்கும் எல்லை முழுவதும் பயணிக்கும் ஆற்றலாகக் கருதப்படுகிறது. வெப்ப மாற்றங்கள் அமைப்புக்கும் சூழலுக்கும் இடையில் வெப்பநிலை வேறுபாடுகளுக்கு வழிவகுக்கும். வெப்பம் ஒரு பாதை சார்பாகும்.

வெப்பத்தின் அலகுகள்: வெப்பத்தின் SI அலகு ஜூல் (J) ஆகும். வெப்ப அளவுகள் பொதுவாக கலோரிகள் (cal) அளவிடப்படுகின்றன. ஒரு கலோரி என்பது \( 15^{\circ}C \) வெப்பநிலையில் 1 கிராம் தண்ணீரின் வெப்பநிலையை \( 1^{\circ}C \) உயர்த்த தேவையான வெப்பத்தின் அளவு என வரையறுக்கப்படுகிறது.

வெப்பத்தின் குறி மரபு: வெப்பத்தின் குறியீடு \( q \) ஆகும்.

வெப்பம் சூழலில் இருந்து அமைப்பிற்குள் பாய்ந்தால், ஒரு அமைப்பின் ஆற்றல் அதிகரிக்கிறது. எனவே அது நேர்மறை \( (+q) \) என எடுத்துக்கொள்ளப்படுகிறது.

வெப்பம் அமைப்பிலிருந்து வெளியே சூழலுக்குப் பாய்ந்தால், அமைப்பின் ஆற்றல் குறைகிறது. எனவே, அது எதிர்மறை \( (-q) \) என எடுத்துக்கொள்ளப்படுகிறது.

வேலை (w)

வேலை என்பது விசை (F) மற்றும் இடப்பெயர்ச்சி \( (x) \) இன் பெருக்கற்பலன் என வரையறுக்கப்படுகிறது.

எதிர்மறை குறி \( (-) \) என்பது அமைப்பு அதன் உட்புற ஆற்றலின் ஒரு பகுதியைச் செலவழிப்பதன் மூலம் வேலை செய்யப்பட்டுள்ளதைக் குறிக்க அறிமுகப்படுத்தப்பட்டது.

வேலை, (i) ஒரு பாதை சார்பாகும். (ii) அமைப்பின் எல்லையில் மட்டுமே தோன்றும். (iii) அமைப்பின் நிலையில் மாற்றம் ஏற்படும் போது தோன்றும். (iv) வெப்ப இயக்கவியலில், சூழல் மிகவும் பெரியதாக இருப்பதால், சூழலில் குறிப்பிடத்தக்க பருமான மாற்றங்கள் ஏற்படாது.

வேலையின் அலகுகள்: வேலையின் SI அலகு ஜூல் (J) ஆகும், இது ஒரு நியூட்டன் விசையால் ஒரு மீட்டர் இடப்பெயர்ச்சியில் செய்யப்படும் வேலை என வரையறுக்கப்படுகிறது (\( J = \mathrm{Nm} \)). பெரிய அளவிலான வேலைகளுக்கு நாம் பெரும்பாலும் கிலோஜூல் (\( kJ \)) ஐப் பயன்படுத்துகிறோம். \( 1 \mathrm{kJ} = 1000 \mathrm{J} \).

வேலையின் குறி மரபு: வேலையின் குறியீடு ‘w’ ஆகும்.

வேலை அமைப்பால் செய்யப்பட்டால், அமைப்பின் ஆற்றல் குறைகிறது, எனவே மரபுப்படி, வேலை எதிர்மறை \( (-w) \) என எடுத்துக்கொள்ளப்படுகிறது.

வேலை அமைப்பின் மீது செய்யப்பட்டால், அமைப்பின் ஆற்றல் அதிகரிக்கிறது, எனவே மரபுப்படி, வேலை நேர்மறை \( (+w) \) என எடுத்துக்கொள்ளப்படுகிறது.

அழுத்த-கனஅளவு வேலை

அடிப்படை வெப்ப இயக்கவியலில் பொதுவாகக் கருதப்படும் ஒரே வகை வேலை வாயுவின் விரிவாக்கத்தில் (அல்லது இறுக்கத்தில்) செய்யப்படும் வேலையாகும். இது அழுத்த-கனஅளவு வேலை, PV வேலை அல்லது விரிவாக்க வேலை எனப்படும்.

விரிவாக்கம் மற்றும் இறுக்க செயல்முறைகளில் உள்ள வேலை

பெரும்பாலான வெப்ப இயக்கவியல் கணக்கீடுகளில் நாம் வாயுக்களின் விரிவாக்கம் அல்லது இறுக்கத்தில் உள்ள வேலையை மதிப்பிடுவதைக் கையாளுகிறோம். ஒரு அமைப்பின் விரிவாக்கம் அல்லது இறுக்கத்திற்கு அவசியமான நிபந்தனை வெளிப்புற அழுத்தம் \( \mathrm{(P_{ext})} \) மற்றும் உட்புற அழுத்தம் \( \mathrm{(P_{int})} \) ஆகியவற்றுக்கு இடையே வேறுபாடு இருக்க வேண்டும்.

அழுத்த-கனஅளவு வேலையைப் புரிந்துகொள்ள, குறுக்கு வெட்டு பரப்பளவு A கொண்ட உராய்வற்ற பிஸ்டனுடன் பொருத்தப்பட்ட ’n’ மோல் சிறந்த வாயுவைக் கொண்ட ஒரு உருளையை (சிலிண்டர்) கருத்தில் கொள்வோம். உள்ளே இருக்கும் வாயுவின் மொத்த கனஅளவு \( \mathrm{V}_i \) மற்றும் உள்ளே இருக்கும் வாயுவின் அழுத்தம் \( \mathrm{P_{int}} \) ஆகும்.

வெளிப்புற அழுத்தம் \( \mathrm{P_{ext}} \) ஆனது \( \mathrm{P_{int}} \) ஐ விட அதிகமாக இருந்தால், பிஸ்டன் உள்ளே நகரும் வரை உள்ளே இருக்கும் அழுத்தம் \( \mathrm{P_{ext}} \) க்கு சமமாகும். இந்த மாற்றம் ஒரு படியில் அடையப்படுகிறது என்றும் இறுதி கனஅளவு \( \mathrm{V}_{\mathrm{f}} \) என்றும் கொள்வோம்.

இந்த வழக்கில், வேலை அமைப்பின் மீது செய்யப்படுகிறது \( (+w) \). இது பின்வருமாறு கணக்கிடப்படலாம்

இங்கு dx என்பது இறுக்கத்தின் போது பிஸ்டன் நகர்ந்த தூரம் மற்றும் F என்பது வாயுவின் மீது செயல்படும் விசை.

7.3 ஐ 7.2 இல் பிரதியிட

வேலை அமைப்பின் மீது செய்யப்படுவதால், இது ஒரு நேர்மறை அளவாகும்.

அழுத்தம் மாறிலியாக இல்லாமல், செயல்முறையின் போது மாறினால், அது எப்போதும் வாயுவின் அழுத்தத்தை விட மிகச்சிறிய அளவில் அதிகமாக இருக்கும், பின்னர், ஒவ்வொரு இறுக்க நிலையிலும், கனஅளவு ஒரு மிகச்சிறிய அளவு dV ஆல் குறைகிறது. அத்தகைய சந்தர்ப்பத்தில், வாயுவின் மீது செய்யப்படும் வேலையை உறவின் மூலம் கணக்கிடலாம்

ஒரு இறுக்க செயல்முறையில், \( \mathrm{P}_{\mathrm{ext}} \) வெளிப்புற அழுத்தம் எப்போதும் அமைப்பின் அழுத்தத்தை விட அதிகமாக இருக்கும்.

அதாவது \( \mathrm{P_{ext} = (P_{int} + dP)} \).

ஒரு விரிவாக்க செயல்முறையில், வெளிப்புற அழுத்தம் எப்போதும் அமைப்பின் அழுத்தத்தை விட குறைவாக இருக்கும்

அதாவது \( \mathrm{P_{ext} = (P_{int} - dP)} \).

அழுத்தம் மாறிலியாக இல்லாமல், \( \mathrm{V}_{\mathrm{i}} \) இலிருந்து \( \mathrm{V}_{\mathrm{f}} \) வரை இறுக்கத்தின் போது மிகச்சிறிய படிகளில் (மீள்வு நிலைகள்) மாறும்போது, P-V வரைபடம் படம் 7.4 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது போல் இருக்கும். வாயுவின் மீது செய்யப்படும் வேலை நிழலிடப்பட்ட பகுதியால் குறிக்கப்படுகிறது.

பொது வழக்கில் நாம் எழுதலாம்,

இவை மீள்வு செயல்முறைகள் எனப்படுகின்றன. ஒரு இறுக்க செயல்முறைக்கு மீள்வு நிலைகளின் கீழ் அமைப்பின் உட்புற அழுத்தத்துடன் வேலை தொடர்புபடுத்தப்படலாம், சமன்பாட்டை எழுதுவதன் மூலம்

ஒரு சிறந்த வாயு கொண்ட கொடுக்கப்பட்ட அமைப்புக்கு

\( \mathrm{V}_{\mathrm{f}} > \mathrm{V}_{\mathrm{i}} \) (விரிவாக்கம்) எனில், செயல்முறையால் செய்யப்படும் வேலையின் குறி எதிர்மறையாகும்.

\( \mathrm{V}_{\mathrm{f}} < \mathrm{V}_{\mathrm{i}} \) (இறுக்கம்) எனில், செயல்முறையின் மீது செய்யப்படும் வேலையின் குறி நேர்மறையாகும்.

அட்டவணை 7.3 குறி மரபுகளின் சுருக்கம்

7.3 வெப்ப இயக்கவியலின் பூஜ்ய விதி

வெப்ப இயக்கவியலின் பூஜ்ய விதி, வெப்ப சமநிலை விதி என்றும் அழைக்கப்படுகிறது, இது வெப்ப இயக்கவியலின் முதல் மற்றும் இரண்டாவது விதிகள் நிறுவப்பட்ட பின்னரே முன்வைக்கப்பட்டது. அமைப்பின் வெப்பநிலையின் கருத்துக்கு ஒரு தர்க்கரீதியான அடிப்படையை வழங்குவதால் இது முதல் மற்றும் இரண்டாவது விதிகளுக்கு முன் வைக்கப்படுகிறது.

இந்த விதி கூறுகிறது ‘இரண்டு அமைப்புகள் தனித்தனியாக ஒரு மூன்றாவது அமைப்புடன் வெப்ப சமநிலையில் இருந்தால், அவை தங்களுக்குள் வெப்ப சமநிலையில் இருக்க முனைகின்றன’.

இந்த விதியின்படி, B மற்றும் C அமைப்புகள் தனித்தனியாக மற்றொரு அமைப்பான A உடன் வெப்ப சமநிலையில் இருந்தால், B மற்றும் C அமைப்புகளும் ஒன்றுடன் ஒன்று வெப்ப சமநிலையில் இருக்கும். வெப்பமானிகள் பயன்படுத்தப்படும் கொள்கையும் இதுவாகும்.

7.4 வெப்ப இயக்கவியலின் முதல் விதி

வெப்ப இயக்கவியலின் முதல் விதி, ஆற்றல் அழிவின்மை விதி எனப்படுகிறது, இது ஒரு தனிமைப்படுத்தப்பட்ட அமைப்பின் மொத்த ஆற்றல் மாறாமல் இருக்கும் என்று கூறுகிறது, இருப்பினும் அது ஒரு வடிவத்திலிருந்து மற்றொரு வடிவத்திற்கு மாறலாம்.

ஒரு அமைப்பு நிலை 1 இலிருந்து நிலை 2 க்கு நகரும் போது, அதன் உட்புற ஆற்றல் \( \mathrm{U}_{1} \) இலிருந்து \( \mathrm{U}_{2} \) ஆக மாறுகிறது. பின்னர் உட்புற ஆற்றலில் ஏற்படும் மாற்றம்

இந்த உட்புற ஆற்றல் மாற்றம் வெப்பத்தை உறிஞ்சுதல் அல்லது வெளியிடுதல் மற்றும்/அல்லது அமைப்பால் / அமைப்பின் மீது வேலை செய்வதன் மூலம் ஏற்படுகிறது.

அமைப்பின் மொத்த ஆற்றல் மாறாமல் இருக்க வேண்டும் என்பதால், முதல் விதியின் கணிதக் கூற்றை நாம் இவ்வாறு எழுதலாம்:

இங்கு \( \mathrm{q} \) - அமைப்பிற்கு வழங்கப்பட்ட வெப்பத்தின் அளவு; w - அமைப்பின் மீது செய்யப்பட்ட வேலை

வெப்ப இயக்கவியலின் முதல் விதியின் பிற கூற்றுகள்

(1) ஒரு குறிப்பிட்ட வகை ஆற்றல் மறைந்தால், அதற்குச் சமமான மற்றொரு வகை ஆற்றல் உற்பத்தி செய்யப்பட வேண்டும். (2) ஒரு அமைப்பு மற்றும் சூழலின் மொத்த ஆற்றல் மாறாமல் இருக்கும் (அல்லது பாதுகாக்கப்படுகிறது) (3) “ஆற்றலை உருவாக்கவோ அழிக்கவோ முடியாது, ஆனால் அது ஒரு வடிவத்திலிருந்து மற்றொரு வடிவத்திற்கு மாற்றப்படலாம்”. (4) “ஒரு மூடிய அமைப்பின் உட்புற ஆற்றலில் ஏற்படும் மாற்றம், வெப்பமாகவோ அல்லது வேலையாகவோ அதன் எல்லை வழியாகச் செல்லும் ஆற்றலுக்குச் சமம்”. (5) “வெப்பம் மற்றும் வேலை ஆகியவை ஒரு அமைப்பின் உட்புற ஆற்றலை மாற்றுவதற்கான இரண்டு வழிகளாகும்”.

7.4.1 முதல் விதியின் கணிதக் கூற்று

வெப்ப இயக்கவியலின் முதல் விதியின் கணிதக் கூற்று

வழக்கு 1: ஒரு சிறந்த வாயுவின் சமவெப்ப விரிவாக்கத்தை உள்ளடக்கிய ஒரு சுழற்சி செயல்முறைக்கு,

வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், ஒரு சுழற்சி செயல்முறையின் போது, அமைப்பால் உறிஞ்சப்பட்ட வெப்பத்தின் அளவு, அமைப்பால் செய்யப்பட்ட வேலைக்குச் சமம்.

வழக்கு 2: ஒரு சம கனஅளவு செயல்முறைக்கு (கனஅளவில் மாற்றம் இல்லை) விரிவாக்க வேலை எதுவும் இல்லை. அதாவது \( \Delta V = 0 \)

வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், ஒரு சம கனஅளவு செயல்முறையின் போது, அமைப்பிற்கு வழங்கப்படும் வெப்பத்தின் அளவு அதன் உட்புற ஆற்றலாக மாற்றப்படுகிறது.

வழக்கு 3: ஒரு அடியாபாட்டிக் செயல்முறைக்கு வெப்பத்தில் மாற்றம் இல்லை. அதாவது \( \mathrm{q} = 0 \). எனவே

வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், ஒரு அடியாபாட்டிக் செயல்முறையில், உட்புற ஆற்றலின் குறைவு, அமைப்பு அதன் சூழலில் செய்யும் வேலைக்குச் சமம்.

வழக்கு 4: ஒரு சம அழுத்த செயல்முறைக்கு. அழுத்தத்தில் மாற்றம் இல்லை. P மாறிலியாக இருக்கும். எனவே

வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், ஒரு சம அழுத்த செயல்முறையில் அமைப்பால் உறிஞ்சப்படும் வெப்பத்தின் ஒரு பகுதி P-V விரிவாக்க வேலைக்குப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, மீதமுள்ளவை அமைப்பின் உட்புற ஆற்றலில் சேர்க்கப்படுகிறது.

பிரச்சனை 7.1

ஒரு உராய்வற்ற பிஸ்டனுடன் பொருத்தப்பட்ட ஒரு உருளையில் (சிலிண்டர்) உள்ள வாயு, 1 atm என்ற மாறிலி வெளிப்புற அழுத்தத்திற்கு எதிராக 5 லிட்டர் கனஅளவிலிருந்து 10 லிட்டர் கனஅளவிற்கு விரிவடைகிறது. அவ்வாறு செய்யும்போது, அது அதன் சூழலில் இருந்து 400 J வெப்ப ஆற்றலை உறிஞ்சுகிறது. அமைப்பின் உட்புற ஆற்றலில் ஏற்படும் மாற்றத்தைக் கண்டறியவும்.

தீர்வு:

கொடுக்கப்பட்ட தரவு \( \mathrm{q} = 400 \ \mathrm{J} \), \( V_1 = 5 \ \mathrm{L} \), \( V_2 = 10 \ \mathrm{L} \)

7.5 என்தால்பி (H)

என்தால்பி (H) என்பது ஒரு அமைப்பின் வெப்ப இயக்கவியல் பண்பாகும், இது ஒரு அமைப்பின் உட்புற ஆற்றல் \( (U) \) மற்றும் அமைப்பின் அழுத்தம் மற்றும் கனஅளவின் பெருக்கற்பலன் ஆகியவற்றின் கூட்டுத்தொகை என வரையறுக்கப்படுகிறது. அதாவது,

இது இயந்திர வேலை செய்யும் திறன் மற்றும் அமைப்பால் வெப்பத்தை வெளியிடும் திறனை பிரதிபலிக்கிறது. ஒரு செயல்முறை மாறிலி அழுத்தத்தில் நிகழும்போது, உள்ளடங்கிய வெப்பம் (வெளியிடப்பட்ட அல்லது உறிஞ்சப்பட்ட) என்தால்பியில் ஏற்படும் மாற்றத்திற்குச் சமம்.

என்தால்பி என்பது ஒரு நிலை சார்பாகும், இது முழுவதுமாக T, P மற்றும் U நிலை சார்புகளைச் சார்ந்துள்ளது. என்தால்பி பொதுவாக மாறிலி அழுத்தத்தில் ஆரம்ப மற்றும் இறுதி நிலைகளுக்கு இடையிலான ஒரு செயல்முறைக்கான என்தால்பியில் ஏற்படும் மாற்றமாக \( (\Delta H) \) வெளிப்படுத்தப்படுகிறது.

என்தால்பியில் ஏற்படும் மாற்றம் \( (\Delta H) \) ஒரு அமைப்பிற்கு மாறிலி அழுத்தத்தில் வழங்கப்படும் வெப்பத்திற்குச் சமம் (அமைப்பு கூடுதல் வேலை எதுவும் செய்யவில்லை என்றால்).

ஒரு வெப்ப உறிஞ்சு வினையில், வெப்பம் சூழலில் இருந்து அமைப்பால் உறிஞ்சப்படுகிறது, அதாவது \( q > 0 \) (நேர்மறை). எனவே, \( \Delta H \) நேர்மறையாகும். ஒரு வெப்ப உமிழ் வினையில், வெப்பம் அமைப்பால் சூழலுக்கு வெளியிடப்படுகிறது, அதாவது \( q < 0 \) (எதிர்மறை). \( q \) எதிர்மறையாக இருந்தால், \( \Delta H \) எதிர்மறையாக இருக்கும்.

7.5.1 என்தால்பி \( \mathrm{H} \) மற்றும் உட்புற ஆற்றல் \( \mathrm{U} \) க்கு இடையிலான உறவு

மாறிலி அழுத்தத்தில் உள்ள அமைப்பு \( \mathrm{H}_{1} \), \( \mathrm{U}_{1} \) மற்றும் \( \mathrm{V}_{1} \) உடன் ஆரம்ப நிலையிலிருந்து \( \mathrm{H}_{2} \), \( \mathrm{U}_{2} \) மற்றும் \( \mathrm{V}_{2} \) உடன் இறுதி நிலைக்கு மாறும்போது என்தால்பியில் ஏற்படும் மாற்றம் \( \Delta H \), பின்வருமாறு கணக்கிடப்படலாம்:

ஆரம்ப நிலையில்

இறுதி நிலையில்

என்தால்பியில் ஏற்படும் மாற்றம் (7.11) - (7.10)

வெப்ப இயக்கவியலின் முதல் விதியின்படி,

சமன்பாடு 7.12 ஆகிறது

\( \mathrm{q}_{\mathrm{p}} \) என்பது மாறிலி அழுத்தத்தில் உறிஞ்சப்படும் வெப்பமாகும், மேலும் இது வெப்ப உள்ளடக்கமாகக் கருதப்படுகிறது.

மாறிலி வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தத்தில் வாயு வினைகளை உருவாக்கும் வாயுக்களின் மூடிய அமைப்பைக் கவனியுங்கள், \( \mathrm{V}_i \) மற்றும் \( \mathrm{V}_f \) ஆகியவை வினைபடு பொருள்கள் மற்றும் விளைபொருள்கள் வாயுக்களின் மொத்த கனஅளவுகளாகவும், \( \mathrm{n}_i \) மற்றும் \( \mathrm{n}_f \) ஆகியவை வாயு வினைபடு பொருள்கள் மற்றும் விளைபொருள்களின் மோல்களின் எண்ணிக்கையாகவும் இருந்தால்,

வினைபடு பொருள்களுக்கு (ஆரம்ப நிலை):

விளைபொருள்களுக்கு (இறுதி நிலை):

(7.15) - (7.14)

7.16 ஐ 7.12 இல் பிரதியிட

7.5.2 பல்வேறு வகையான வினைகள் மற்றும் நிலை மாற்றங்களுக்கான என்தால்பி மாற்றங்கள்

வேதி வினைகளுடன் வரும் வெப்பம் அல்லது என்தால்பி மாற்றங்கள் வினையின் தன்மையைப் பொறுத்து வெவ்வேறு வழிகளில் வெளிப்படுத்தப்படுகின்றன. அவை கீழே விவாதிக்கப்பட்டுள்ளன.

நிலையான உருவாக்க வெப்பம்

ஒரு சேர்மத்தின் நிலையான உருவாக்க வெப்பம் என்பது “ஒரு மோல் சேர்மம் அதன் தனிமங்களிலிருந்து, அவற்றின் நிலையான நிலைகளில் (298 K மற்றும் 1 bar அழுத்தம்) உருவாகும்போது ஏற்படும் என்தால்பியில் ஏற்படும் மாற்றம்” என வரையறுக்கப்படுகிறது. மரபுப்படி, அனைத்து தனிமங்களின் நிலையான உருவாக்க வெப்பம் பூஜ்ஜிய மதிப்பாக ஒதுக்கப்படுகிறது.

சில சேர்மங்களின் நிலையான உருவாக்க வெப்பங்கள் அட்டவணை 7.4 இல் கொடுக்கப்பட்டுள்ளன.

அட்டவணை 7.4 சில சேர்மங்களின் நிலையான உருவாக்க வெப்பம்

7.6 வெப்ப வேதி சமன்பாடுகள்

ஒரு வெப்ப வேதி சமன்பாடு என்பது என்தால்பி மாற்றத்தை \( (\Delta \mathrm{H}) \) உள்ளடக்கிய ஒரு சமச்சீர் ஸ்டோக்கியோமெட்ரிக் வேதி சமன்பாடு ஆகும். வெப்ப வேதி சமன்பாடுகளில் பின்வரும் மரபுகள் பின்பற்றப்படுகின்றன:

(i) ஒரு சமச்சீர் வெப்ப வேதி சமன்பாட்டில் உள்ள கெழுக்கள் வினையில் ஈடுபடும் வினைபடு பொருள்கள் மற்றும் விளைபொருள்களின் மோல்களின் எண்ணிக்கையைக் குறிக்கின்றன. (ii) வினையின் என்தால்பி மாற்றம் \( \Delta \mathrm{H}_{\mathrm{r}} \) பொருத்தமான குறி மற்றும் அலகுடன் குறிப்பிடப்பட வேண்டும். (iii) வேதி வினை தலைகீழாக மாற்றப்படும்போது, \( \Delta \mathrm{H} \) இன் மதிப்பு குறியில் மாற்றப்பட்டு, அதே அளவில் இருக்கும். (iv) அனைத்து இனங்களின் இயற்பியல் நிலைகள் (வாயு, திரவ, நீர்க்கரைசல், திண்மம்) முக்கியமானவை மற்றும் ஒரு வெப்ப வேதி வினையில் குறிப்பிடப்பட வேண்டும், ஏனெனில் \( \Delta \mathrm{H} \) வினைபடு பொருள்கள் மற்றும் விளைபொருள்களின் இயற்பியல் நிலையைச் சார்ந்துள்ளது. (v) வெப்ப வேதி சமன்பாடு ஒரு எண்ணால் முழுவதுமாகப் பெருக்கப்பட்டால், என்தால்பி மாற்றமும் அதே எண்ணால் பெருக்கப்படுகிறது. (vi) \( \Delta \mathrm{H}_{\mathrm{r}} \) இன் எதிர்மறை குறி வினை வெப்ப உமிழ் வினை என்பதையும், \( \Delta \mathrm{H}_{\mathrm{r}} \) இன் நேர்மறை குறி வினை வெப்ப உறிஞ்சு வினை என்பதையும் குறிக்கிறது.

எடுத்துக்காட்டாக, பின்வரும் வினையைக் கவனியுங்கள்,

நிலையான உருவாக்க என்தால்பியிலிருந்து \( (\Delta \mathrm{H}_{f}^{0}) \) வினையின் நிலையான என்தால்பி \( (\Delta \mathrm{H}_{\mathrm{r}}^{0}) \)

ஒரு வினையின் நிலையான என்தால்பி என்பது அனைத்து வினைபடு பொருள்கள் மற்றும் விளைபொருள்கள் அவற்றின் நிலையான நிலைகளில் இருக்கும்போது ஒரு வினைக்கான என்தால்பி மாற்றமாகும். நிலையான நிலைமைகள் குறியீட்டிற்கு \( (\Delta \mathrm{H}^{0}) \) மேலெழுத்து 0 ஐச் சேர்ப்பதன் மூலம் குறிக்கப்படுகின்றன.

பல்வேறு வினைபடு பொருள்கள் மற்றும் விளைபொருள்களின் நிலையான உருவாக்க என்தால்பிகளின் மதிப்புகளிலிருந்து நிலையான நிலைமைகளின் கீழ் ஒரு வினையின் என்தால்பியை நாம் கணக்கிடலாம். வினையின் நிலையான என்தால்பி, விளைபொருள்களின் நிலையான உருவாக்க என்தால்பிக்கும் வினைபடு பொருள்களின் நிலையான உருவாக்க என்தால்பிக்கும் இடையிலான வேறுபாட்டிற்குச் சமம்.

ஒரு பொது வினைக்கு

பிரச்சனை 7.2

\( \mathrm{C}_{2}\mathrm{H}_{5}\mathrm{OH(l)} \), \( \mathrm{CO}_{2}(\mathrm{g}) \) மற்றும் \( \mathrm{H}_{2}\mathrm{O(l)} \) இன் நிலையான உருவாக்க என்தால்பிகள் முறையே -277, -393.5 மற்றும் -285.5 kJ mol\(^{-1}\) ஆகும். வினைக்கான நிலையான என்தால்பி மாற்றத்தைக் கணக்கிடுக

\( \mathrm{O}_{2}(\mathrm{g}) \) இன் உருவாக்க என்தால்பி நிலையான நிலையில் வரையறையின்படி பூஜ்ஜியமாகும்.

தீர்வு:

எடுத்துக்காட்டாக, எத்தனாலின் எரிப்புக்கான நிலையான என்தால்பி மாற்றத்தை \( \mathrm{C}_{2}\mathrm{H}_{5}\mathrm{OH(l)} \), \( \mathrm{CO}_{2}(\mathrm{g}) \) மற்றும் \( \mathrm{H}_{2}\mathrm{O(l)} \) இன் நிலையான உருவாக்க என்தால்பிகளிலிருந்து கணக்கிடலாம். உருவாக்க என்தால்பிகள் முறையே -277, -393.5 மற்றும் -285.5 kJ mol\(^{-1}\) ஆகும்.

உங்களை நீங்களே மதிப்பிடுங்கள் - 1

வினைக்கான \( \Delta \mathrm{H}_{\mathrm{r}}^0 \) ஐக் கணக்கிடுக

\( \mathrm{CO}_2(\mathrm{g}) \), CO(g) மற்றும் \( \mathrm{H}_2\mathrm{O}(\mathrm{g}) \) க்கான \( \Delta \mathrm{H}_{\mathrm{f}}^0 \) முறையே -393.5, -111.31 மற்றும் -242 kJ mol\(^{-1}\) என்று கொடுக்கப்பட்டுள்ளது.

எரிப்பு வெப்பம்

ஒரு பொருளின் எரிப்பு வெப்பம் என்பது “ஒரு மோல் பொருள் அதிகப்படியான காற்று அல்லது ஆக்ஸிஜனில் முழுமையாக எரிக்கப்படும்போது அமைப்பின் என்தால்பியில் ஏற்படும் மாற்றம்” என வரையறுக்கப்படுகிறது. இது \( \Delta \mathrm{H}_C \) ஆல் குறிக்கப்படுகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, மீத்தேனின் எரிப்பு வெப்பம் -87.78 kJ mol\(^{-1}\) ஆகும்.

கார்பனின் எரிப்புக்கு,

எரிப்பு வினைகள் எப்போதும் வெப்ப உமிழ் வினைகளாகும். எனவே என்தால்பி மாற்றம் எப்போதும் எதிர்மறையாகும்.

மோலார் வெப்ப ஏற்புத்திறன்கள்

வெப்பம் (q) ஒரு அமைப்பிற்கு வழங்கப்படும்போது, அமைப்பில் உள்ள மூலக்கூறுகள் வெப்பத்தை உறிஞ்சி, அதன் மூலம் அவற்றின் இயக்க ஆற்றல் அதிகரிக்கிறது, இது அமைப்பின் வெப்பநிலையை \( \mathrm{T}_1 \) இலிருந்து \( \mathrm{T}_2 \) க்கு உயர்த்துகிறது. வெப்பநிலையில் இந்த அதிகரிப்பு \( (\mathrm{T}_2 - \mathrm{T}_1) \) உறிஞ்சப்பட்ட வெப்பத்தின் அளவிற்கு நேரடியாக விகிதாசாரமாகவும், பொருளின் நிறைக்கு எதிர்விகிதாசாரமாகவும் இருக்கும். வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால்,

மாறிலி \( \mathrm{c} \) வெப்ப ஏற்புத்திறன் எனப்படும்.

\( \mathrm{m} = 1 \ \mathrm{kg} \) மற்றும் \( (\mathrm{T}_2 - \mathrm{T}_1) = 1 \ \mathrm{K} \) ஆக இருக்கும்போது வெப்ப ஏற்புத்திறன் தன்வெப்ப ஏற்புத்திறன் என குறிப்பிடப்படுகிறது. சமன்பாடு 7.18 ஆகிறது

எனவே ஒரு அமைப்பின் தன்வெப்ப ஏற்புத்திறன் என்பது “ஒரு கிலோகிராம் பொருளின் வெப்பநிலையை ஒரு கெல்வின் உயர்த்த ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையில் உறிஞ்சப்படும் வெப்பம்” என வரையறுக்கப்படுகிறது.

1 மோல் பொருளுக்கான வெப்ப ஏற்புத்திறன், மோலார் வெப்ப ஏற்புத்திறன் \( (c_m) \) எனப்படும். இது “ஒரு மோல் பொருளின் வெப்பநிலையை 1 கெல்வின் உயர்த்த உறிஞ்சப்படும் வெப்பத்தின் அளவு” என வரையறுக்கப்படுகிறது.

வெப்ப ஏற்புத்திறனின் அலகுகள்: மோலார் வெப்ப ஏற்புத்திறனின் SI அலகு \( \mathrm{J \ K^{-1} \ mol^{-1}} \) ஆகும்.

மோலார் வெப்ப ஏற்புத்திறன்கள் மாறிலி கனஅளவு \( (C_{\mathrm{v}}) \) அல்லது மாறிலி அழுத்தம் \( (C_{\mathrm{p}}) \) ஆகியவற்றில் வெளிப்படுத்தப்படலாம்.

வெப்ப இயக்கவியலின் முதல் விதியின்படி

(7.19) ஐ மாறிலி கனஅளவில் வெப்பநிலையைப் பொறுத்து வகையிடுக அதாவது \( \mathrm{d}V = 0 \)

எனவே மாறிலி கனஅளவில் வெப்ப ஏற்புத்திறன் \( (C_{\mathrm{v}}) \) என்பது மாறிலி கனஅளவில் உட்புற ஆற்றலின் மாற்ற விகிதம் வெப்பநிலையைப் பொறுத்து என வரையறுக்கப்படுகிறது.

இதேபோல், மாறிலி அழுத்தத்தில் மோலார் வெப்ப ஏற்புத்திறன் \( (C_{\mathrm{p}}) \) என்பது மாறிலி அழுத்தத்தில் என்தால்பியின் மாற்ற விகிதம் வெப்பநிலையைப் பொறுத்து என வரையறுக்கப்படலாம்.

ஒரு சிறந்த வாயுவுக்கு \( C_p \) மற்றும் \( C_v \) க்கு இடையிலான உறவு

என்தால்பியின் வரையறையிலிருந்து

1 மோல் சிறந்த வாயுவுக்கு

(7.22) ஐ (7.8) இல் பிரதியிடுவதன் மூலம்

மேற்கண்ட சமன்பாட்டை T ஐப் பொறுத்து வகையிட,

மாறிலி அழுத்த செயல்முறைகளில், ஒரு அமைப்பு சூழலுக்கு எதிராக வேலை செய்ய வேண்டும். எனவே, ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலை உயர்வை விளைவிக்க அமைப்பு மாறிலி கனஅளவை விட அதிக வெப்பத்தைத் தேவைப்படும், எனவே \( C_{\mathrm{p}} \) எப்போதும் \( C_{\mathrm{v}} \) விட அதிகமாகும்.

\( \Delta \mathrm{U} \) மற்றும் \( \Delta \mathrm{H} \) கணக்கிடுதல்

ஒரு மோல் சிறந்த வாயுவுக்கு, நம்மிடம் உள்ளது

ஒரு வரையறுக்கப்பட்ட மாற்றத்திற்கு, நம்மிடம் உள்ளது

மற்றும் n மோல் சிறந்த வாயுவுக்கு நாம் பெறுகிறோம்

இதேபோல் \( n \) மோல் சிறந்த வாயுவுக்கு நாம் பெறுகிறோம்

பிரச்சனை 7.3

\( 128.0 \ \mathrm{g} \) ஆக்ஸிஜனை \( 0^{\circ} \mathrm{C} \) இலிருந்து \( 100^{\circ} \mathrm{C} \) க்கு சூடாக்கும்போது \( \Delta \mathrm{U} \) மற்றும் \( \Delta \mathrm{H} \) இன் மதிப்பைக் கணக்கிடுக. \( C_{\mathrm{v}} \) மற்றும் \( C_{\mathrm{p}} \) சராசரியாக முறையே 21 மற்றும் \( 29 \ \mathrm{J \ mol^{-1} \ K^{-1}} \) ஆகும். (வேறுபாடு \( 8 \ \mathrm{J \ mol^{-1} \ K^{-1}} \) ஆகும், இது தோராயமாக R க்கு சமம்)

தீர்வு:

நமக்குத் தெரியும்

இங்கு \( \mathrm{n} = \frac{128}{32} = 4 \) மோல்கள்;

உங்களை நீங்களே மதிப்பிடுங்கள்-2

\( 180 \ \mathrm{g} \) தண்ணீரை \( 25^{\circ} \mathrm{C} \) இலிருந்து \( 100^{\circ} \mathrm{C} \) க்கு உயர்த்த தேவையான வெப்பத்தின் அளவைக் கணக்கிடுக. நீரின் மோலார் வெப்ப ஏற்புத்திறன் \( 75.3 \ \mathrm{J \ mol^{-1} \ K^{-1}} \) ஆகும்.

7.7 கலோரிமெட்ரியைப் பயன்படுத்தி \( \Delta \mathrm{U} \) மற்றும் \( \Delta \mathrm{H} \) அளவிடுதல்

ஒரு வேதி அல்லது இயற்பியல் மாற்றத்தில் வெப்ப மாற்றத்தின் அளவை அளவிட கலோரிமீட்டர் பயன்படுத்தப்படுகிறது. கலோரிமெட்ரியில், செயல்முறையில் வெப்பநிலை மாற்றம் அளவிடப்படுகிறது, இது வெப்ப மாற்றத்திற்கு எதிர்விகிதாசாரமாகும். \( \mathrm{C} = \mathrm{q} / \mathrm{m} \Delta \mathrm{T} \) என்ற கோவையைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், செயல்முறையில் வெப்ப மாற்றத்தின் அளவை நாம் கணக்கிடலாம். கலோரிமெட்ரிக் அளவீடுகள் இரண்டு வெவ்வேறு நிபந்தனைகளின் கீழ் செய்யப்படுகின்றன

(i) மாறிலி கனஅளவில் \( (q_{V}) \) (ii) மாறிலி அழுத்தத்தில் \( (q_{p}) \)

(A) \( \Delta \mathrm{U} \) அளவீடுகள்

வேதி வினைகளுக்கு, மாறிலி கனஅளவில் வெளியிடப்படும் வெப்பம், ஒரு குண்டு கலோரிமீட்டரில் அளவிடப்படுகிறது.

ஒரு எடையுள்ள பொருள் ஒரு பிளாட்டினம் கோப்பையில் எடுக்கப்பட்டு, உடனடியாக எரிப்பைத் தொடங்க மின் கம்பிகள் இணைக்கப்பட்டுள்ளன. பின்னர் குண்டு இறுக்கமாக மூடப்பட்டு அதிகப்படியான ஆக்ஸிஜனுடன் அழுத்தம் கொடுக்கப்படுகிறது. குண்டு கலோரிமீட்டரின் உள் கனஅளவில் உள்ள நீரில் மூழ்கடிக்கப்படுகிறது. கலோரிமீட்டரின் சுவருக்கும் குண்டுக்கும் இடையிலான இடத்தில் ஒரு கலக்கி வைக்கப்படுகிறது, இதனால் நீரை சீராக கலக்க முடியும். வினை மின் வெப்பமூட்டம் மூலம் பொருளைத் தாக்குவதன் மூலம் தொடங்கப்படுகிறது.

ஒரு அறியப்பட்ட அளவு எரியக்கூடிய பொருள் ஆக்ஸிஜனில் குண்டில் எரிக்கப்படுகிறது. வினையின் போது வெளியாகும் வெப்பம் கலோரிமீட்டர் மற்றும் குண்டு மூழ்கியிருக்கும் நீரால் உறிஞ்சப்படுகிறது. வெப்பநிலையில் ஏற்படும் மாற்றம் பெக்மேன் வெப்பமானியைப் பயன்படுத்தி அளவிடப்படுகிறது. குண்டு சீல் செய்யப்பட்டிருப்பதால் அதன் கனஅளவு மாறாது, எனவே வெப்ப அளவீடு மாறிலி கனஅளவில் எரிப்பு வெப்பத்திற்கு சமம் \( (\Delta \mathrm{U}_{\mathrm{c}}^{0}) \).

வினையில் உற்பத்தியாகும் வெப்பத்தின் அளவு \( (\Delta \mathrm{U}_{\mathrm{c}}^{0}) \) கலோரிமீட்டர் மற்றும் நீரால் உறிஞ்சப்படும் வெப்பத்தின் கூட்டுத்தொகைக்குச் சமம்.

கலோரிமீட்டரால் உறிஞ்சப்படும் வெப்பம்

இங்கு \( \mathrm{k} \) என்பது \( \mathrm{m}_{\mathrm{c}} \mathrm{C}_{\mathrm{c}} \) க்கு சமமான கலோரிமீட்டர் மாறிலியாகும் ( \( \mathrm{m}_{\mathrm{c}} \) என்பது கலோரிமீட்டரின் நிறை மற்றும் \( \mathrm{C}_{\mathrm{c}} \) என்பது கலோரிமீட்டரின் வெப்ப ஏற்புத்திறன்)

நீரால் உறிஞ்சப்படும் வெப்பம்

இங்கு \( \mathrm{m}_{\mathrm{w}} \) என்பது நீரின் நிறை, \( \mathrm{C}_{\mathrm{w}} \) என்பது நீரின் மோலார் வெப்ப ஏற்புத்திறன் (75.29 J K\(^{-1}\) mol\(^{-1}\))

எனவே \( \Delta \mathrm{U}_{\mathrm{c}} = \mathrm{q}_{1} + \mathrm{q}_{2} \)

கலோரிமீட்டர் மாறிலியானது, எரிப்பு வெப்பம் அறியப்பட்ட (-3227 kJ mol\(^{-1}\)) ஒரு நிலையான மாதிரியின் (பென்சாயிக் அமிலம்) அறியப்பட்ட நிறையை எரிப்பதன் மூலம் தீர்மானிக்கப்படலாம்.

சமன்பாட்டிலிருந்து (7.17) மாறிலி அழுத்தத்தில் உள்ள பொருளின் எரிப்பு என்தால்பி கணக்கிடப்படுகிறது

குண்டு கலோரிமீட்டரின் பயன்பாடுகள்:

1. எரிப்பு வினையில் வெளியாகும் வெப்பத்தின் அளவை தீர்மானிக்க குண்டு கலோரிமீட்டர் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
2. உணவின் கலோரி மதிப்பை தீர்மானிக்க இது பயன்படுத்தப்படுகிறது.
3. குண்டு கலோரிமீட்டர் வளர்சிதை மாற்ற ஆய்வு, உணவு பதப்படுத்துதல், வெடிபொருள் சோதனை போன்ற பல தொழிற்சாலைகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

(B) \( \Delta \mathrm{H} \) அளவீடுகள்

மாறிலி அழுத்தத்தில் (வளிமண்டல அழுத்தத்தில்) வெப்ப மாற்றத்தை ஒரு காபி கப் கலோரிமீட்டரைப் பயன்படுத்தி அளவிடலாம். ஒரு காபி கப் கலோரிமீட்டரின் திட்டவட்டமான பிரதிநிதித்துவம் படம் 7.7 இல் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது. குண்டுக்கு பதிலாக, ஒரு ஸ்டைரோஃபோம் கப் இந்த கலோரிமீட்டரில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இது ஒரு நல்ல அடியாபாட்டிக் சுவராக செயல்படுகிறது மற்றும் வினையின் போது உற்பத்தியாகும் வெப்பத்தை அதன் சூழலுக்கு மாற்ற அனுமதிப்பதில்லை. இந்த முழு வெப்ப ஆற்றலும் கப்பிற்குள் இருக்கும் நீரால் உறிஞ்சப்படுகிறது. கனஅளவில் குறிப்பிடத்தக்க மாற்றம் இல்லாத வினைகளுக்கு இந்த முறை பயன்படுத்தப்படலாம். நீரின் வெப்பநிலையில் ஏற்படும் மாற்றம் அளவிடப்பட்டு, பின்வரும் கோவையைப் பயன்படுத்தி வினையில் உறிஞ்சப்பட்ட அல்லது வெளியிடப்பட்ட வெப்பத்தின் அளவைக் கணக்கிட பயன்படுத்தப்படுகிறது.

இங்கு \( \mathrm{m}_{\mathrm{w}} \) என்பது நீரின் நிறை மற்றும் \( \mathrm{C}_{\mathrm{w}} \) என்பது நீரின் தன்வெப்ப ஏற்புத்திறன் (4.184 J g\(^{-1}\) K\(^{-1}\))

பிரச்சனை 7.4

\( 300 \ \mathrm{K} \) இல் எத்திலீனின் எரிப்பு என்தால்பியை மாறிலி அழுத்தத்தில் கணக்கிடுக, மாறிலி கனஅளவில் அதன் எரிப்பு வெப்பம் \( (\Delta \mathrm{U}) \) \( -1406 \ \mathrm{kJ} \) ஆக இருந்தால்.

முழுமையான எத்திலீன் எரிப்பு வினையை பின்வருமாறு எழுதலாம்,

உங்களை நீங்களே மதிப்பிடுங்கள்-3

பென்சீனின் எரிப்புக்கான மாறிலி கனஅளவில் பின்வரும் தரவுகளிலிருந்து, மாறிலி அழுத்த நிலையில் இந்த வினையின் வெப்பத்தைக் கணக்கிடுக.

எரிப்பு வெப்பத்தின் பயன்பாடுகள்

(1) உருவாக்க வெப்பத்தின் கணக்கீடு: கரிம சேர்மங்களின் எரிப்பு வெப்பத்தை ஒப்பீட்டளவில் எளிதாக தீர்மானிக்க முடியும் என்பதால், அவை பிற சேர்மங்களின் உருவாக்க வெப்பத்தைக் கணக்கிட பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

எடுத்துக்காட்டாக \( \mathrm{CH}_4 \) இன் நிலையான உருவாக்க என்தால்பி \( \Delta \mathrm{H}_f^0 \) ஐ \( \mathrm{H}_2, \mathrm{C}(\text{கிராஃபைட்}) \) மற்றும் \( \mathrm{CH}_4 \) க்கான எரிப்பு என்தால்பி மதிப்புகளிலிருந்து கணக்கிடுவோம், அவை முறையே -285.8, -393.5, மற்றும் -890.4 kJ mol\(^{-1}\) ஆகும்.

சமன்பாடுகளை எழுதுவதன் மூலம் உருவாக்க என்தால்பி பற்றிய தகவலை விளக்குவோம். நிலையான நிலைமைகளின் கீழ் தூய தனிம வாயுக்கள் மற்றும் தனிமங்களின் நிலையான உருவாக்க என்தால்பி பூஜ்ஜியமாகக் கருதப்படுகிறது என்பதைக் கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும். அதன் உறுப்பு தனிமங்களிலிருந்து மீத்தேன் உருவாக்கத்திற்கான வெப்ப வேதி சமன்பாடு,

கொடுக்கப்பட்ட பொருட்களின் எரிப்புக்கான வெப்ப வேதி சமன்பாடுகள்,

தேவையான சமன்பாட்டில் (i) மீத்தேன் விளைபொருள் பக்கத்தில் இருப்பதால், நாம் சமன்பாட்டை (iv) தலைகீழாக்க வேண்டும்

மீதமுள்ளவற்றிலிருந்து சமன்பாட்டை (i) பெறுவதற்கு,

(2) உணவு மற்றும் எரிபொருளின் கலோரி மதிப்பின் கணக்கீடு: கலோரி மதிப்பு என்பது ஒரு கிராம் பொருள் முழுமையாக எரிக்கப்படும்போது உற்பத்தியாகும் வெப்பத்தின் அளவு கலோரிகள் (அல்லது ஜூல்கள்) என வரையறுக்கப்படுகிறது. கலோரி மதிப்பின் SI அலகு J kg\(^{-1}\) ஆகும். இருப்பினும், இது பொதுவாக cal g\(^{-1}\) இல் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது.

கரைசலின் வெப்பம்

ஒரு பொருள் ஒரு கரைப்பானில் கரைக்கப்படும்போது வெப்ப மாற்றங்கள் பொதுவாக கவனிக்கப்படுகின்றன. கரைசலின் வெப்பம் என்பது ஒரு மோல் பொருள் ஒரு குறிப்பிட்ட அளவு கரைப்பானில் ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையில் கரைக்கப்படும்போது என்தால்பியில் ஏற்படும் மாற்றம் என வரையறுக்கப்படுகிறது.

நடுநிலையாக்க வெப்பம்

நடுநிலையாக்க வெப்பம் என்பது “ஒரு கிராம் சமான அமிலம் ஒரு கிராம் சமான காரத்தால் முழுமையாக நடுநிலையாக்கப்படும்போது அல்லது நேர்மாறாக நீர்த்த கரைசலில் என்தால்பியில் ஏற்படும் மாற்றம்” என வரையறுக்கப்படுகிறது.

வலிமையான அமிலம் மற்றும் வலிமையான காரத்தின் நடுநிலையாக்க வெப்பம் -57.32 kJ ஆகும், இது பயன்படுத்தப்படும் அமிலம் அல்லது காரத்தின் தன்மையைப் பொருட்படுத்தாமல், கீழே குறிப்பிடப்பட்டுள்ள எடுத்துக்காட்டுகளிலிருந்து தெளிவாகிறது.

இதற்கான காரணம் அமிலங்கள் மற்றும் காரங்களின் அரீனியஸ் கோட்பாட்டின் அடிப்படையில் விளக்கப்படலாம், இது வலிமையான அமிலங்கள் மற்றும் வலிமையான காரங்கள் நீர்க்கரைசலில் முழுமையாக அயனியாக்கி முறையே \( \mathrm{H}^{+} \) மற்றும் \( \mathrm{OH}^{-} \) அயனிகளை உற்பத்தி செய்கின்றன என்று கூறுகிறது. எனவே மேற்குறிப்பிட்ட அனைத்து வினைகளிலும் நடுநிலையாக்கத்தை பின்வருமாறு வெளிப்படுத்தலாம்.

உருகுதலின் மோலார் வெப்பம்

உருகுதலின் மோலார் வெப்பம் என்பது “ஒரு மோல் திண்மப் பொருள் அதன் உருகுநிலையில் திரவ நிலையாக மாற்றப்படும்போது என்தால்பியில் ஏற்படும் மாற்றம்” என வரையறுக்கப்படுகிறது.

எடுத்துக்காட்டாக, பனியின் உருகுதல் வெப்பத்தை பின்வருமாறு குறிப்பிடலாம்

ஆவியாதலின் மோலார் வெப்பம்

ஆவியாதலின் மோலார் வெப்பம் என்பது “ஒரு மோல் திரவம் அதன் கொதிநிலையில் ஆவி நிலையாக மாற்றப்படும்போது என்தால்பியில் ஏற்படும் மாற்றம்” என வரையறுக்கப்படுகிறது.

எடுத்துக்காட்டாக, நீரின் ஆவியாதல் வெப்பத்தை பின்வருமாறு குறிப்பிடலாம்

பதங்கமாதலின் மோலார் வெப்பம்

பதங்கமாதல் என்பது ஒரு திண்மம் திரவ நிலைக்கு மாறாமல் நேரடியாக அதன் ஆவி நிலையாக மாறும் ஒரு செயல்முறையாகும். பதங்கமாதலின் மோலார் வெப்பம் என்பது “ஒரு மோல் திண்மம் அதன் பதங்கமாதல் வெப்பநிலையில் நேரடியாக ஆவி நிலையாக மாற்றப்படும்போது என்தால்பியில் ஏற்படும் மாற்றம்” என வரையறுக்கப்படுகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, அயோடினின் பதங்கமாதல் வெப்பம் பின்வருமாறு குறிப்பிடப்படுகிறது

பதங்கமாதல் செயல்முறைக்கு மற்றொரு எடுத்துக்காட்டு மிகக் குறைந்த வெப்பநிலையில் வளிமண்டல அழுத்தத்தில் திண்ம \( \mathrm{CO}_2 \) வாயுவாக மாறுவது ஆகும்.

மாறுநிலை வெப்பம்

மாறுநிலை வெப்பம் என்பது “ஒரு மோல் தனிமம் அதன் ஒரு ஒருபுறப் பண்பு வடிவத்திலிருந்து மற்றொன்றுக்கு மாறும்போது என்தால்பியில் ஏற்படும் மாற்றம்” என வரையறுக்கப்படுகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, வைரத்தை கிராஃபைட்டாக மாற்றுவது பின்வருமாறு குறிப்பிடப்படலாம்

இதேபோல் கந்தகம் மற்றும் பாஸ்பரஸில் உள்ள ஒருபுறப் பண்பு மாற்றங்களை பின்வருமாறு குறிப்பிடலாம்,

7.8 ஹெஸ்ஸின் மாறிலி வெப்பக் கூட்டு விதி

வேதி வினைகளில் வெப்ப மாற்றங்கள், வினை மாறிலி கனஅளவில் அல்லது மாறிலி அழுத்தத்தில் ஆய்வு செய்யப்படுகிறதா என்பதைப் பொறுத்து, விளைபொருள்கள் மற்றும் வினைபடு பொருள்களின் உட்புற ஆற்றல் \( (\Delta \mathrm{U}) \) அல்லது வெப்ப உள்ளடக்கம் \( (\Delta \mathrm{H}) \) ஆகியவற்றின் வேறுபாட்டிற்குச் சமம் என்பதை நாம் ஏற்கனவே பார்த்துள்ளோம். \( \Delta \mathrm{U} \) மற்றும் \( \Delta \mathrm{H} \) ஆகியவை அமைப்பின் நிலையின் சார்புகள் என்பதால், கொடுக்கப்பட்ட வினையில் வெளிப்படும் அல்லது உறிஞ்சப்படும் வெப்பம், அமைப்பின் ஆரம்ப நிலை மற்றும் இறுதி நிலையை மட்டுமே சார்ந்துள்ளது, மாற்றம் நிகழும் பாதை அல்லது படிகளைச் சார்ந்ததல்ல.

இந்த பொதுமைப்படுத்தல் ஹெஸ்ஸின் விதி என அறியப்படுகிறது மற்றும் பின்வருமாறு கூறப்படுகிறது:

ஒரு வினையின் என்தால்பி மாற்றம் மாறிலி கனஅளவில் அல்லது மாறிலி அழுத்தத்தில் ஆரம்ப மற்றும் இறுதி நிலைகள் ஒரே மாதிரியாக இருந்தால், அது ஒற்றை அல்லது பல படிகளில் நடைபெற்றாலும் ஒரே மாதிரியாக இருக்கும்.

ஹெஸ்ஸின் விதியின் பயன்பாடு: அளவிட கடினமான வினைகளின் என்தால்பிகளைக் கணக்கிட ஹெஸ்ஸின் விதி பயன்படுத்தப்படலாம். எடுத்துக்காட்டாக, தூய CO ஐக் கொடுக்க கிராஃபைட்டின் எரிப்பு வெப்பத்தை அளவிடுவது மிகவும் கடினம்.

இருப்பினும், கிராஃபைட்டின் ஆக்சிஜனேற்றத்திற்கான என்தால்பி \( \mathrm{CO}_{2} \) ஆகவும், CO இன் ஆக்சிஜனேற்றத்திற்கான என்தால்பி \( \mathrm{CO}_{2} \) ஆகவும் எளிதில் அளவிட முடியும். இந்த மாற்றங்களுக்கு, எரிப்பு வெப்ப மதிப்புகள் முறையே \( -393.5 \ \mathrm{kJ} \) மற்றும் \( -283.5 \ \mathrm{kJ} \) ஆகும்.

இந்த தரவுகளிலிருந்து CO க்கு கிராஃபைட்டின் எரிப்பு என்தால்பியை ஹெஸ்ஸின் விதியைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடலாம்.

ஹெஸ்ஸின் விதியின்படி,

7.9 லட்டு ஆற்றல் \( (\Delta H_{\text{lattice}}) \)

லட்டு ஆற்றல் என்பது ஒரு மோல் படிகத்திலிருந்து அதன் உறுப்பு அயனிகளை முழுமையாக அகற்ற எண்ணற்ற தூரத்திற்கு தேவையான ஆற்றலின் அளவு என வரையறுக்கப்படுகிறது. இது லட்டு என்தால்பி என்றும் குறிப்பிடப்படுகிறது.

மேற்கண்ட சமன்பாட்டிலிருந்து, 1 மோல் \( \mathrm{NaCl} \) இலிருந்து \( \mathrm{Na}^{+} \) மற்றும் \( \mathrm{Cl}^{-} \) அயனிகளைப் பிரிக்க 788 kJ ஆற்றல் தேவை என்பது தெளிவாகிறது.

போர்ன்-ஹேபர் சுழற்சி

போர்ன்-ஹேபர் சுழற்சி என்பது வினை ஆற்றல்களை பகுப்பாய்வு செய்யும் ஒரு அணுகுமுறையாகும். இந்த சுழற்சியை உருவாக்கிய இரண்டு ஜெர்மன் விஞ்ஞானிகளான மேக்ஸ் போர்ன் மற்றும் ஃபிரிட்ஸ் ஹேபர் ஆகியோரின் பெயரால் இது அழைக்கப்படுகிறது. ஒரு உலோகத்தின் வினையிலிருந்து ஒரு அயனி சேர்மத்தை உருவாக்குவது தொடர்பான சுழற்சி இது, ஒரு ஆலசன் அல்லது ஆக்ஸிஜன் போன்ற பிற உலோகம் அல்லாத தனிமத்துடன்.

போர்ன்-ஹேபர் சுழற்சி முதன்மையாக லட்டு ஆற்றலைக் கணக்கிடப் பயன்படுகிறது, இதை நேரடியாக அளவிட முடியாது. போர்ன்-ஹேபர் சுழற்சி லட்டு என்தால்பியைக் கணக்கிட ஹெஸ்ஸின் விதியைப் பயன்படுத்துகிறது. எடுத்துக்காட்டாக ஒரு கார உலோக ஹைலைடு \( \mathrm{MX} \) போன்ற ஒரு எளிய அயனி திண்மத்தின் உருவாக்கத்தைக் கவனியுங்கள், பின்வரும் படிகள் கருதப்படுகின்றன.

\( \Delta H_{1} \) - \( \mathrm{M(s)} \) இலிருந்து \( \mathrm{M(g)} \) க்கு பதங்கமாதலுக்கான என்தால்பி மாற்றம்

\( \Delta H_{2} \) - பிரிதலுக்கான என்தால்பி மாற்றம் \( \frac{1}{2} \mathrm{X}_{2}(g) \) இலிருந்து \( \mathrm{X}(g) \) க்கு

\( \Delta H_{3} \) - \( \mathrm{M(g)} \) இலிருந்து \( \mathrm{M}^{+}(g) \) க்கு அயனியாக்க ஆற்றல்

\( \Delta H_{4} \) - \( \mathrm{X}(g) \) ஐ \( \mathrm{X}^{-}(g) \) ஆக மாற்றுவதற்கான எலக்ட்ரான் நாட்டம்

U - திண்ம \( \mathrm{MX} \) உருவாவதற்கான லட்டு என்தால்பி

\( \Delta H_{\mathrm{f}} \) - தனிமங்களிலிருந்து நேரடியாக திண்ம \( \mathrm{MX} \) உருவாவதற்கான என்தால்பி மாற்றம்

வெப்பக் கூட்டு ஹெஸ்ஸின் விதியின்படி

போர்ன்-ஹேபர் சுழற்சியைப் பயன்படுத்தி NaCl இன் லட்டு என்தால்பியை பின்வருமாறு தீர்மானிப்போம்:

வினை தனிம வடிவங்களில் வினைபடு பொருள்களுடனும், அவற்றின் நிலையான நிலைகளில் விளைபொருள்களுடனும் மேற்கொள்ளப்படுவதால், 1 bar இல், வினையின் ஒட்டுமொத்த என்தால்பி மாற்றம் NaCl க்கான உருவாக்க என்தால்பியாகும். மேலும், NaCl இன் உருவாக்கத்தை 5 படிகளில் கருதலாம். இந்த படிகளின் என்தால்பி மாற்றங்களின் கூட்டுத்தொகை ஒட்டுமொத்த வினைக்கான என்தால்பி மாற்றத்திற்குச் சமம், இதிலிருந்து NaCl இன் லட்டு என்தால்பி கணக்கிடப்படுகிறது.

போர்ன்-ஹேபர் சுழற்சியைப் பயன்படுத்தி சோடியம் குளோரைட்டின் லட்டு ஆற்றலைக் கணக்கிடுவோம்

\( \Delta \mathrm{H}_{\mathrm{f}} = \) சோடியம் குளோரைட்டின் உருவாக்க வெப்பம் \( = -411.3 \ \mathrm{kJ \ mol^{-1}} \)

\( \Delta \mathrm{H}_{1} = \) \( \mathrm{Na(s)} \) இன் பதங்கமாதல் வெப்பம் \( = 108.7 \ \mathrm{kJ \ mol^{-1}} \)

\( \Delta \mathrm{H}_{2} = \) \( \mathrm{Na(g)} \) இன் அயனியாக்க ஆற்றல் \( = 495.0 \ \mathrm{kJ \ mol^{-1}} \)

\( \Delta \mathrm{H}_{3} = \) \( \mathrm{Cl}_{2}(g) \) இன் பிரிதல் ஆற்றல் \( = 244 \ \mathrm{kJ \ mol^{-1}} \)

\( \Delta \mathrm{H}_{4} = \) \( \mathrm{Cl(g)} \) இன் எலக்ட்ரான் நாட்டம் \( = -349.0 \ \mathrm{kJ \ mol^{-1}} \)

\( \mathrm{U} = \) \( \mathrm{NaCl} \) இன் லட்டு ஆற்றல்

லட்டு ஆற்றலில் உள்ள இந்த எதிர்மறை குறி, சோடியம் குளோரைடு அதன் உறுப்பு வாயு அயனிகளான \( \mathrm{Na}^{+} \) மற்றும் \( \mathrm{Cl}^{-} \) இலிருந்து உருவாகும்போது ஆற்றல் வெளியிடப்படுகிறது என்பதைக் குறிக்கிறது.

உங்களை நீங்களே மதிப்பிடுங்கள்-4

1 மோல் மெக்னீசியம் மற்றும் 1 மோல் திரவ புரோமினில் இருந்து ஒரு மோல் மெக்னீசியம் புரோமைடு தயாரிக்கப்படும்போது, 524 kJ ஆற்றல் வெளியிடப்படுகிறது. Mg உலோகத்தின் பதங்கமாதல் வெப்பம் \( 148 \ \mathrm{kJ \ mol^{-1}} \). புரோமின் வாயுவின் பிரிதல் வெப்பம் அணுக்களாக \( 193 \ \mathrm{kJ \ mol^{-1}} \). திரவ புரோமினின் ஆவியாதல் வெப்பம் \( 31 \ \mathrm{kJ \ mol^{-1}} \). மெக்னீசியத்தின் முதல் மற்றும் இரண்டாவது அயனியாக்க ஆற்றல்கள் \( \mathrm{IE}_{1} = 737.5 \ \mathrm{kJ \ mol^{-1}} \) மற்றும் \( \mathrm{IE}_{2} = 1450.5 \ \mathrm{kJ \ mol^{-1}} \) மற்றும் புரோமினின் எலக்ட்ரான் நாட்டம் -324.5 kJ mol\(^{-1}\) ஆகும். மெக்னீசியம் புரோமைட்டின் லட்டு ஆற்றலைக் கணக்கிடுக.

7.10 வெப்ப இயக்கவியலின் இரண்டாவது விதி

வெப்ப இயக்கவியலின் இரண்டாவது விதியின் தேவை

வெப்ப இயக்கவியலின் முதல் விதியிலிருந்து, பிரபஞ்சத்தின் ஆற்றல் பாதுகாக்கப்படுகிறது என்பதை நாம் அறிவோம். பின்வரும் செயல்முறைகளைக் கருத்தில் கொள்வோம்:

1. ஒரு கிளாஸ் சூடான நீர் காலப்போக்கில் வெப்ப ஆற்றலை சூழலுக்கு இழந்து குளிர்ச்சியடைகிறது.
2. நீங்கள் ஹைட்ரோகுளோரிக் அமிலத்தை சோடியம் ஹைட்ராக்சைடுடன் கலக்கும்போது, அது வெப்பத்தை வெளியிடுவதுடன் சோடியம் குளோரைடு மற்றும் நீரை உருவாக்குகிறது.

இந்த இரண்டு செயல்முறைகளிலும், மொத்த ஆற்றல் பாதுகாக்கப்படுகிறது மற்றும் வெப்ப இயக்கவியலின் முதல் விதியுடன் ஒத்துப்போகிறது. இருப்பினும், தலைகீழ் செயல்முறை அதாவது குளிர்ந்த நீர் சூழலில் இருந்து வெப்பத்தை உறிஞ்சுவதன் மூலம் தானாகவே சூடாக மாறுவது, இந்த செயல்முறையில் உள்ள ஆற்றல் மாற்றம் முதல் விதியுடன் ஒத்துப்போனாலும், தன்னிச்சையாக நிகழ்வதில்லை. இருப்பினும், குளிர்ந்த நீருக்கு வெப்ப ஆற்றல் வழங்கப்பட்டால், அது சூடாக மாறும். அதாவது, தன்னிச்சையாக நிகழாத மாற்றம் ஆற்றலை வழங்குவதன் மூலம் இயக்கப்படலாம்.

இதேபோல், சோடியம் குளோரைட்டின் கரைசல், ஹைட்ரோகுளோரிக் அமிலம் மற்றும் சோடியம் ஹைட்ராக்சைடை உருவாக்க தானாகவே வெப்ப ஆற்றலை உறிஞ்சாது. ஆனால், இந்த செயல்முறையை ஆற்றலை வழங்குவதன் மூலமும் கூட இயக்க முடியாது. இந்த வகையான நமது இயற்கை அனுபவங்களிலிருந்து, சில செயல்முறைகள் தன்னிச்சையானவை, மற்றவை இல்லை, மேலும் சில செயல்முறைகளுக்கு ஒரு விருப்பமான திசை உள்ளது என்பதை நாம் அறிந்துள்ளோம். ஒரு செயல்முறையின் சாத்தியத்தை விளக்க, நமக்கு வெப்ப இயக்கவியலின் இரண்டாவது விதி தேவைப்படுகிறது.

7.10.1 வெப்ப இயக்கவியலின் இரண்டாவது விதியின் பல்வேறு கூற்றுகள்

என்ட்ரோபி

வெப்ப இயக்கவியலின் இரண்டாவது விதி என்ட்ரோபி எனப்படும் மற்றொரு நிலை சார்பை அறிமுகப்படுத்துகிறது. என்ட்ரோபி என்பது ஒரு அமைப்பின் மூலக்கூறு கோளாறின் (சீரற்ற தன்மை) ஒரு அளவீடு ஆகும். ஆனால் என்ட்ரோபியின் வெப்ப இயக்கவியல் வரையறை ஒரு செயல்முறையின் விளைவாக ஏற்படும் என்ட்ரோபியில் ஏற்படும் மாற்றத்தைப் பற்றியது.

இது பின்வருமாறு வரையறுக்கப்படுகிறது, \( dS = \frac{dq_{\text{rev}}}{T} \)

என்ட்ரோபி கூற்று

வெப்ப இயக்கவியலின் இரண்டாவது விதியை என்ட்ரோபியின் அடிப்படையில் வெளிப்படுத்தலாம். அதாவது “ஒரு தன்னிச்சையான செயல்முறையின் போது ஒரு தனிமைப்படுத்தப்பட்ட அமைப்பின் என்ட்ரோபி அதிகரிக்கிறது”.

ஒரு வாயுவின் தன்னிச்சையான விரிவாக்கம் போன்ற ஒரு மீளா செயல்முறைக்கு,

பனி உருகுதல் போன்ற ஒரு மீள்வு செயல்முறைக்கு,

கெல்வின்-பிளாங்க் கூற்று

ஒரு சுழற்சி செயல்முறையின் மூலம் ஒரு சூடான மூலத்திலிருந்து வெப்பத்தை உறிஞ்சி, வெப்பத்தின் ஒரு பகுதியை ஒரு குளிர் பொறிக்கு மாற்றாமல், அதை முழுமையாக வேலையாக மாற்றும் ஒரு இயந்திரத்தை உருவாக்குவது சாத்தியமற்றது. ஒரு சிறந்த, உராய்வற்ற இயந்திரம் கூட அதன் உள்ளீட்டு வெப்பத்தில் 100% ஐ வேலையாக மாற்ற முடியாது என்பதை வெப்ப இயக்கவியலின் இரண்டாவது விதி விளக்குகிறது. கார்னோட் வெப்ப இயந்திரங்களைப் பற்றிய தனது பகுப்பாய்வில், ஒரு வெப்ப இயந்திரத்தின் அதிகபட்ச செயல் திறன், அது இயக்கப்படும் இரண்டு வெப்பநிலைகளை மட்டுமே சார்ந்துள்ளது என்பதைக் கண்டறிந்தார்.

செயல் திறன் = செய்யப்படும் வேலை / உறிஞ்சப்பட்ட வெப்பம்

\( q_{\mathrm{h}} \) - வெப்ப நீர்த்தேக்கத்திலிருந்து உறிஞ்சப்பட்ட வெப்பம்

\( q_{\mathrm{c}} \) - குளிர் நீர்த்தேக்கத்திற்கு மாற்றப்பட்ட வெப்பம்

ஒரு மீள்வு சுழற்சி செயல்முறைக்கு

7.28 ஐ 7.27 இல் பிரதியிட

\( T_{\mathrm{h}} > > T_{\mathrm{c}} \)

எனவே, \( \eta < 1 \)

செயல் திறனை சதவீதத்தில் வெளிப்படுத்தலாம்

கிளாசியஸ் கூற்று

சில வேலைகளைச் செய்யாமல் ஒரு குளிர் நீர்த்தேக்கத்திலிருந்து ஒரு வெப்ப நீர்த்தேக்கத்திற்கு வெப்பத்தை மாற்றுவது சாத்தியமற்றது.

பிரச்சனை 7.10

ஒரு தானுந்து இயந்திரம் \( 816^{\circ}C \) வெப்பநிலையில் பெட்ரோலை எரித்து, சுற்றுப்புற வெப்பநிலை \( 21^{\circ}C \) ஆக இருந்தால், அதன் அதிகபட்ச சாத்தியமான செயல் திறனைக் கணக்கிடுக.

தீர்வு:

இங்கு

உங்களை நீங்களே மதிப்பிடுங்கள்-5

\( 127^{\circ}C \) மற்றும் \( 47^{\circ}C \) க்கு இடையில் செயல்படும் ஒரு இயந்திரம், அதிக வெப்பநிலை நீர்த்தேக்கத்திலிருந்து ஒரு குறிப்பிட்ட அளவு வெப்பத்தை எடுத்துக்கொள்கிறது. உராய்வு இழப்புகள் இல்லை என்று கருதி, ஒரு இயந்திரத்தின் சதவீத செயல் திறனைக் கணக்கிடுக.

என்ட்ரோபியின் அலகு

என்ட்ரோபி (S) என்பது வெப்ப ஆற்றல் பரிமாற்றம் (q) வெப்பநிலை (T) ஆல் வகுக்கப்படுவதற்குச் சமம், அந்த பரிமாற்றம் நடைபெறும். எனவே, என்ட்ரோபியின் SI அலகு J K\(^{-1}\) ஆகும்.

தன்னிச்சை மற்றும் சீரற்ற தன்மை

கவனமாக ஆய்வு செய்வதில், பனி உருகுதல் மற்றும் நீர் ஆவியாதல் போன்ற ஒவ்வொரு செயல்முறையிலும், அமைப்பின் சீரற்ற தன்மை அல்லது கோளாறு அதிகரிப்பு உள்ளது என்பதைக் காட்டுகிறது. பனியில் உள்ள நீர் மூலக்கூறுகள் மிகவும் ஒழுங்கமைக்கப்பட்ட படிக வடிவத்தில் அமைக்கப்பட்டிருக்கின்றன, இது சிறிய இயக்கத்தை அனுமதிக்கிறது. பனி உருகும்போது, நீர் மூலக்கூறுகள் ஒழுங்கற்று மாறி, இன்னும் சுதந்திரமாக நகர முடியும். திரவ கட்டத்தில் மூலக்கூறுகளின் இயக்கம் சுதந்திரமாகவும், ஆவி கட்டத்தில் இன்னும் சுதந்திரமாகவும் மாறும். வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், நீர் மூலக்கூறுகளின் சீரற்ற தன்மை அதிகரிக்கிறது, பனி நீராக உருகும்போது அல்லது நீர் ஆவியாகும்போது என்று கூறலாம். இரண்டும் தன்னிச்சையான செயல்முறைகள் ஆகும், அவை சீரற்ற தன்மையில் (என்ட்ரோபி) அதிகரிப்பை ஏற்படுத்துகின்றன.

நிலையான என்ட்ரோபி மாற்றம் \( (\Delta S^0) \)

\( 0 \ \mathrm{K} \) க்கு மேல் எந்த வெப்பநிலையிலும் ஒரு பொருளின் உண்மையான என்ட்ரோபியைக் கணக்கிட முடியும். 298 K மற்றும் ஒரு பார் அழுத்தத்தில் ஒரு பொருளின் தனி என்ட்ரோபி நிலையான என்ட்ரோபி \( S^0 \) எனப்படும். வெப்ப இயக்கவியலின் மூன்றாவது விதி, நெர்ன்ஸ்டின் படி, தனிமங்களின் தனி என்ட்ரோபி ஒரு சரியான படிகத்தில் \( 0 \ \mathrm{K} \) இல் மட்டுமே பூஜ்ஜியமாகும், மேலும் \( 0 \ \mathrm{K} \) க்கு மேல் எந்த வெப்பநிலையிலும் உள்ள அனைத்து பொருட்களின் நிலையான என்ட்ரோபிகள் எப்போதும் நேர்மறை மதிப்புகளைக் கொண்டுள்ளன. வெவ்வேறு பொருட்களின் என்ட்ரோபிகளை நாம் அறிந்தவுடன், வேதி வினைகளுக்கான நிலையான என்ட்ரோபி மாற்றத்தை \( (\Delta S_r^0) \) கணக்கிடலாம்.

உருவாக்கத்தின் நிலையான என்ட்ரோபி

உருவாக்கத்தின் நிலையான என்ட்ரோபி என்பது “நிலையான நிலைமைகளின் கீழ் தனிமங்களிலிருந்து 1 மோல் சேர்மத்தை உருவாக்குவதற்கான என்ட்ரோபி” என வரையறுக்கப்படுகிறது. இது \( \Delta S_f^0 \) என குறிக்கப்படுகிறது. தனிமங்களின் \( S^0 \) மதிப்புகளிலிருந்து கொடுக்கப்பட்ட சேர்மத்தின் என்ட்ரோபியின் மதிப்பை நாம் கணக்கிடலாம்.

பிரச்சனை 7.6

பின்வரும் வினைக்கான நிலையான என்ட்ரோபி மாற்றத்தைக் கணக்கிடுக \( (\Delta S_r^0) \) \( \mathrm{CO}_2(g) \), \( \mathrm{C(s)} \), \( \mathrm{O}_2(g) \) இன் நிலையான என்ட்ரோபிகள் முறையே 213.6, 5.740 மற்றும் \( 205 \ \mathrm{J \ K^{-1} \ mol^{-1}} \) என கொடுக்கப்பட்டுள்ளது.

உங்களை நீங்களே மதிப்பிடுங்கள்-6

யூரியா நீராற்பகுப்பில் அம்மோனியா மற்றும் கார்பன் டை ஆக்சைடை உற்பத்தி செய்கிறது. யூரியா, \( \mathrm{H}_2\mathrm{O} \), \( \mathrm{CO}_2 \), \( \mathrm{NH}_3 \) இன் நிலையான என்ட்ரோபிகள் முறையே 173.8, 70, 213.5 மற்றும் 192.5 J mole\(^{-1}\) K\(^{-1}\) ஆகும். இந்த வினைக்கான என்ட்ரோபி மாற்றத்தைக் கணக்கிடுக.

நிலை மாற்றத்துடன் கூடிய என்ட்ரோபி மாற்றம்

திண்மத்திலிருந்து திரவமாக (உருகுதல்), திரவத்திலிருந்து வாயுவாக (ஆவியாதல்) அல்லது திண்மத்திலிருந்து வாயுவாக (பதங்கமாதல்) நிலை மாற்றம் இருக்கும்போது, என்ட்ரோபி அதிகரிக்கிறது. மாறிலி வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தத்தில் ஒரு மீள்வு செயல்முறைக்கு, நாம் கூறலாம்

7.11 கிப்ஸ் கட்டற்ற ஆற்றல் (G)

வெப்ப இயக்கவியலின் இரண்டாவது விதி, கிப்ஸ் கட்டற்ற ஆற்றல் எனப்படும் மற்றொரு வெப்ப இயக்கவியல் சார்பை அறிமுகப்படுத்துகிறது, இது ஒரு வினையின் தன்னிச்சையைக் கணிப்பதில் பயனுள்ளதாக இருக்கும். கிப்ஸ் கட்டற்ற ஆற்றல் (G) 1870 களில் ஜோசியா வில்லார்ட் கிப்ஸால் உருவாக்கப்பட்டது. அவர் முதலில் இந்த ஆற்றலை ஒரு அமைப்பில் வேலை செய்வதற்கான “கிடைக்கக்கூடிய ஆற்றல்” என்று அழைத்தார். இந்த அளவு ஒரு வேதி வினையுடன் தொடர்புடைய ஆற்றலாகும், இது வேலை செய்ய பயன்படுத்தப்படலாம்.

கிப்ஸ் கட்டற்ற ஆற்றல் கீழே வரையறுக்கப்பட்டுள்ளது

கிப்ஸ் கட்டற்ற ஆற்றல் (G) ஒரு விரிவான பண்பு மற்றும் இது ஒரு ஒற்றை மதிப்புள்ள நிலை சார்பாகும்.

மாறிலி வெப்பநிலையில் நிலை (1) இலிருந்து நிலை (2) க்கு நிலை மாற்றத்திற்கு உட்படும் ஒரு அமைப்பைக் கருத்தில் கொள்வோம்.

இப்போது \( \Delta \mathrm{G} \) வினை தன்னிச்சையுடன் எவ்வாறு தொடர்புடையது என்பதைக் கருத்தில் கொள்வோம்.

நமக்குத் தெரியும்

ஒரு மீள்வு செயல்முறைக்கு (சமநிலை), பிரபஞ்சத்தின் என்ட்ரோபியில் ஏற்படும் மாற்றம் பூஜ்ஜியமாகும். \( \Delta S_{\text{total}} = 0 \) [ \( \therefore \Delta S_{\text{sys}} = - \Delta S_{\text{surr}} \) ]

இதேபோல், ஒரு சமநிலை செயல்முறைக்கு \( \Delta G = 0 \)

தன்னிச்சையான செயல்முறைக்கு, \( \Delta S_{\text{total}} > 0 \)

எனவே ஒரு தன்னிச்சையான செயல்முறைக்கு,

அதாவது \( \Delta \mathrm{H} - \mathrm{T} \Delta \mathrm{S} < 0 \qquad (7.37) \)

\( \Delta H_{\text{sys}} \) என்பது ஒரு வினையின் என்தால்பி மாற்றமாகும், \( \mathrm{T} \Delta S_{\text{sys}} \) என்பது பயனுள்ள வேலை செய்ய கிடைக்காத ஆற்றலாகும். எனவே \( \Delta G \) என்பது பயனுள்ள வேலை செய்ய கிடைக்கும் நிகர ஆற்றலாகும், எனவே இது ‘கட்டற்ற ஆற்றலின்’ அளவீடாகும். இந்த காரணத்திற்காக, இது வினையின் கட்டற்ற ஆற்றல் என்றும் அழைக்கப்படுகிறது. தன்னிச்சையற்ற செயல்முறைக்கு, \( \Delta G > 0 \)

கிப்ஸ் கட்டற்ற ஆற்றல் மற்றும் அமைப்பால் செய்யப்படும் நிகர வேலை

மாறிலி அழுத்தம் மற்றும் வெப்பநிலையில் உள்ள எந்த அமைப்புக்கும்

நமக்குத் தெரியும்,

வெப்ப இயக்கவியலின் முதல் விதியிலிருந்து வேலை அமைப்பால் செய்யப்பட்டால்

வெப்ப இயக்கவியலின் இரண்டாவது விதியிலிருந்து

இங்கு, \( - \mathrm{P} \Delta V \) ஒரு மாறிலி வெளிப்புற அழுத்தத்திற்கு எதிரான விரிவாக்கத்தின் காரணமாக செய்யப்படும் வேலையைக் குறிக்கிறது. எனவே, மாறிலி வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தத்தில் நடைபெறும் ஒரு செயல்முறையுடன் வரும் கட்டற்ற ஆற்றலின் குறைவு \( (- \Delta G) \) அமைப்பிலிருந்து விரிவாக்க வேலை தவிர வேறு பெறக்கூடிய அதிகபட்ச வேலைக்குச் சமம் என்பது தெளிவாகிறது.

7.11.1 ஒரு செயல்முறையின் தன்னிச்சைக்கான அளவுகோல்கள்

எந்தவொரு செயல்முறையின் தன்னிச்சையும் மூன்று வெவ்வேறு காரணிகளைப் பொறுத்தது.

ஒரு செயல்முறையின் என்தால்பி மாற்றம் எதிர்மறையாக இருந்தால், செயல்முறை வெப்ப உமிழ் வினையாகும் மற்றும் தன்னிச்சையாக இருக்கலாம். (\( \Delta \mathrm{H} \) எதிர்மறை) ஒரு செயல்முறையின் என்ட்ரோபி மாற்றம் நேர்மறையாக இருந்தால், செயல்முறை தன்னிச்சையாக நிகழலாம். (\( \Delta S \) நேர்மறை)

மேற்கண்ட இரண்டின் கலவையான கிப்ஸ் கட்டற்ற ஆற்றல் (\( \Delta H - T \Delta S \)) ஒரு வினை தன்னிச்சையாக நிகழ எதிர்மறையாக இருக்க வேண்டும், அதாவது ஒரு வினை தன்னிச்சையாக இருப்பதற்கு தேவையான நிபந்தனை \( \Delta H - T \Delta S < 0 \)

அட்டவணை 7.5 வினைகளின் தன்னிச்சையில் வெப்பநிலையின் விளைவு

அட்டவணை \( \Delta H \) மற்றும் \( \Delta S \) அனைத்து வெப்பநிலைகளுக்கும் சுட்டிக்காட்டப்பட்ட வழியில் இருக்கும் என்று கருதுகிறது. அது அவ்வாறு இருக்க வேண்டிய அவசியமில்லை. ஒரு வேதி வினையின் தன்னிச்சை என்பது வினை எழுதப்பட்டபடி தொடர்வதற்கான சாத்தியம் மட்டுமே. அத்தகைய செயல்முறைகளின் விகிதம் வெப்ப இயக்கவியல் கணிப்புக்கு வெளியே, இயக்க காரணிகளால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது.

பிரச்சனை 7.8

வினை \( \mathrm{CO} + \frac{1}{2} \mathrm{O}_2 \rightarrow \mathrm{CO}_2 \) 300K இல் தன்னிச்சையானது என்பதைக் காட்டுக. \( \mathrm{CO}_2 \) மற்றும் \( \mathrm{CO} \) இன் நிலையான கிப்ஸ் கட்டற்ற ஆற்றல்கள் முறையே -394.4 மற்றும் -137.2 kJ mole\(^{-1}\) ஆகும்.

கொடுக்கப்பட்ட வெப்பநிலையில் ஒரு வினையின் \( \Delta G_{\text{reaction}} \) எதிர்மறையாக உள்ளது, எனவே வினை தன்னிச்சையானது.

உங்களை நீங்களே மதிப்பிடுங்கள் - 8

ஒரு வேதி வினைக்கு 300K இல் \( \Delta H \) மற்றும் \( \Delta S \) இன் மதிப்புகள் முறையே -10 kJ mole\(^{-1}\) மற்றும் -20 J deg\(^{-1}\) mole\(^{-1}\) ஆகும். வினையின் \( \Delta G \) இன் மதிப்பு என்ன? \( \Delta H \) மற்றும் \( \Delta S \) மதிப்புகள் மாறிலி என்று கருதி 600 K இல் ஒரு வினையின் \( \Delta G \) ஐக் கணக்கிடுக. வினையின் தன்மையைக் கணிக்கவும்.

7.11.2 நிலையான கட்டற்ற ஆற்றல் மாற்றம் \( (\Delta G^0) \) மற்றும் சமநிலை மாறிலி \( (K_{eq}) \) க்கு இடையிலான உறவு

ஒரு மீள்வு செயல்முறையில், அமைப்பு எல்லா நேரங்களிலும் அதன் சூழலுடன் சரியான சமநிலையில் உள்ளது. ஒரு மீள்வு வேதி வினை எந்த திசையிலும் ஒரே நேரத்தில் தொடரலாம், இதனால் ஒரு இயக்க சமநிலை ஏற்படுகிறது. இதன் பொருள் இரு திசைகளிலும் உள்ள வினைகள் கட்டற்ற ஆற்றலின் குறைவுடன் தொடர வேண்டும், இது சாத்தியமற்றது. சமநிலையில், ஒரு அமைப்பின் கட்டற்ற ஆற்றல் குறைவாக இருந்தால் மட்டுமே இது சாத்தியமாகும். ஒரு பொது சமநிலை வினையை கருத்தில் கொள்வோம்

எந்த நிலையிலும் மேற்கண்ட வினையின் கட்டற்ற ஆற்றல் மாற்றம் \( (\Delta G) \) பின்வரும் சமன்பாட்டின் படி வினையின் நிலையான கட்டற்ற ஆற்றல் மாற்றத்துடன் \( (\Delta G^0) \) தொடர்புடையது.

இங்கு \( Q \) என்பது வினை ஈவு ஆகும், மேலும் இது சமநிலையற்ற நிலையில் விளைபொருள்களின் செறிவுக்கும் வினைபடு பொருள்களின் செறிவுக்கும் உள்ள விகிதமாக வரையறுக்கப்படுகிறது.

சமநிலை அடையும் போது, மேலும் கட்டற்ற ஆற்றல் மாற்றம் இல்லை, அதாவது \( \Delta G = 0 \) மற்றும் \( Q \) சமநிலை மாறிலிக்கு சமமாகிறது. எனவே மேற்கண்ட சமன்பாடு ஆகிறது.

இந்த சமன்பாடு வான்ட் ஹாஃப் சமன்பாடு எனப்படும்.

மேலும் நமக்குத் தெரியும்

பிரச்சனை 7.9

298 K இல் ஆக்ஸிஜனை ஓசோனாக மாற்றுவதற்கான \( \Delta G^0 \) ஐக் கணக்கிடுக \( \frac{3}{2} \mathrm{O}_2 \rightleftharpoons \mathrm{O}_{3(g)} \), இந்த மாற்றத்திற்கான \( \mathrm{K}_{\mathrm{p}} \) நிலையான அழுத்த அலகுகளில் \( 2.47 \times 10^{-29} \) ஆக இருந்தால்.

தீர்வு:

இங்கு

7.12 வெப்ப இயக்கவியலின் மூன்றாவது விதி

ஒரு பொருளின் என்ட்ரோபி வெப்பநிலையுடன் நேரடியாக மாறுபடும். வெப்பநிலை குறைவதால், என்ட்ரோபி குறைவாகும். எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு வளிமண்டல அழுத்தத்தில் \( 100^{\circ} \mathrm{C} \) க்கு மேல் உள்ள நீர் வாயுவாக உள்ளது மற்றும் அதிக என்ட்ரோபியைக் கொண்டுள்ளது (அதிக கோளாறு). நீர் மூலக்கூறுகள் முழு கொள்கலனிலும் சுதந்திரமாக சுற்றித் திரியும். அமைப்பு குளிர்விக்கப்படும்போது, நீர் ஆவி ஒடுங்கி திரவத்தை உருவாக்குகிறது. திரவ கட்டத்தில் உள்ள நீர் மூலக்கூறுகள் இன்னும் சிறிது சுதந்திரமாக நகர முடியும். எனவே அமைப்பின் என்ட்ரோபி குறைந்துள்ளது. மேலும் குளிர்விக்கும்போது, நீர் உறைந்து பனி படிகத்தை உருவாக்குகிறது. பனி படிகத்தில் உள்ள நீர் மூலக்கூறுகள் மிகவும் ஒழுங்கமைக்கப்பட்டவை மற்றும் அமைப்பின் என்ட்ரோபி மிகக் குறைவு.

திண்ம படிகத்தை மேலும் குளிர்வித்தால், படிக லட்டில் வைத்திருக்கும் மூலக்கூறுகளின் அதிர்வு மெதுவாகிறது மற்றும் அவை மிகக் குறைந்த இயக்க சுதந்திரத்தைக் கொண்டுள்ளன (மிகக் குறைந்த கோளாறு) மற்றும் எனவே மிகச் சிறிய என்ட்ரோபி.

தனி வெப்பநிலையில் \( \{ 0 \ \mathrm{K} \ (\text{or}) -273^{\circ}\mathrm{C} \} \) கோட்பாட்டளவில் அனைத்து இயக்க முறைகளும் நின்றுவிடும்.

எனவே வெப்ப இயக்கவியலின் மூன்றாவது விதி, தனி வெப்பநிலையில் தூய படிகப் பொருளின் என்ட்ரோபி பூஜ்ஜியமாகும் என்று கூறுகிறது. இல்லையெனில், ஒரு பொருளின் வெப்பநிலையை ஒரு வரையறுக்கப்பட்ட எண்ணிக்கையிலான படிகளில் தனி வெப்பநிலைக்குக் குறைப்பது சாத்தியமற்றது என்று கூறலாம். கணித ரீதியாக,

\( \lim_{T \to 0} S = 0 \) ஒரு சரியான ஒழுங்கமைக்கப்பட்ட படிக நிலைக்கு.

தனி வெப்பநிலையில் குறைபாடுகள் (குறைபாடு) உள்ள படிகங்கள், பூஜ்ஜியத்தை விட அதிக என்ட்ரோபியைக் கொண்டுள்ளன. ஒரு பொருளின் தனி என்ட்ரோபி ஒருபோதும் எதிர்மறையாக இருக்க முடியாது.

சுருக்கம்

ஆற்றல், வெப்பம் மற்றும் வேலைக்கு இடையிலான உறவைக் கையாளும் அறிவியல் பிரிவு வெப்ப இயக்கவியல் எனப்படும். வேதி வெப்ப இயக்கவியலைப் படிப்பதன் முக்கிய நோக்கம் (i) ஆற்றலை ஒரு வடிவத்திலிருந்து மற்றொரு வடிவத்திற்கு மாற்றுவது (ii) பல்வேறு வடிவங்களின் ஆற்றல்களைப் பயன்படுத்துதல்.

அமைப்பு: ஒரு அமைப்பு என்பது பரிசீலனையில் உள்ள பிரபஞ்சத்தின் எந்தப் பகுதியாகும் என வரையறுக்கப்படுகிறது. மூன்று வகையான வெப்ப இயக்கவியல் அமைப்புகள் உள்ளன. அவை (i) தனிமைப்படுத்தப்பட்ட அமைப்பு (ii) மூடிய அமைப்பு மற்றும் (iii) திறந்த அமைப்பு.

சூழல்: பிரபஞ்சத்தில் அமைப்பின் ஒரு பகுதியாக இல்லாத அனைத்தும் சூழல் எனப்படும்.

எல்லை: அமைப்பை அதன் சூழலில் இருந்து பிரிக்கும் எதுவும் எல்லை எனப்படும்.

வெப்ப இயக்கவியல் பண்புகள்: அமைப்பின் நிலையை மட்டுமே சார்ந்திருக்கும் எந்த அளவும் அமைப்பின் வெப்ப இயக்கவியல் பண்பு எனப்படும். இரண்டு வகையான வெப்ப இயக்கவியல் பண்புகள் உள்ளன (1) செறிவு - பொருளின் அளவிலிருந்து சுயாதீனமானது மற்றும் (2) விரிவான - பொருளின் அளவிற்கு நேரடியாக விகிதாசாரமானது. ஐந்து அடிப்படை வெப்ப இயக்கவியல் பண்புகள் உள்ளன. (U, H, S மற்றும் G)

வெப்ப இயக்கவியல் செயல்முறைகள்

• அடியாபாட்டிக் செயல்முறை எந்த வெப்ப பரிமாற்றமும் நடைபெறாது \( (q = 0) \)
• சமவெப்ப செயல்முறை வெப்பநிலை மாறிலியாக இருக்கும் \( (dT = 0) \)
• சம அழுத்த செயல்முறை அழுத்தம் மாறிலியாக இருக்கும் \( (dP = 0) \)
• சம கனஅளவு செயல்முறை கனஅளவு மாறிலியாக இருக்கும் \( (dV = 0) \)
• சுழற்சி செயல்முறை ஒரு தொடர் மாற்றங்களை நிறைவு செய்த பிறகு அமைப்பு அதன் அசல் நிலைக்குத் திரும்பும்.

உட்புற ஆற்றல் (U): ஒரு அமைப்பின் உட்புற ஆற்றல் என்பது அதன் அனைத்து கூறுகளான அணுக்கள், அயனிகள் மற்றும் மூலக்கூறுகள் கொண்டிருக்கும் ஆற்றலுக்குச் சமம். மூலக்கூறுகளின் அமைப்பின் ஆற்றல் அதன் மொழிபெயர்ப்பு ஆற்றல், அதிர்வு ஆற்றல், சுழற்சி ஆற்றல், பிணைப்பு ஆற்றல், எலக்ட்ரான் ஆற்றல் மற்றும் மூலக்கூறு இடைவினைகளால் ஏற்படும் ஆற்றல் ஆகியவற்றின் கூட்டுத்தொகைக்குச் சமம்.

வெப்பம்: வெப்பம் என்பது ஒரு அமைப்பை அதன் சூழலில் இருந்து பிரிக்கும் எல்லை முழுவதும் பயணிக்கும் ஆற்றலாகக் கருதப்படுகிறது. வெப்பம் ஒரு பாதை சார்பாகும். வெப்பத்தின் SI அலகு ஜூல் (J) ஆகும்.

வேலை: வேலை என்பது விசை (F) மற்றும் இடப்பெயர்ச்சியின் பெருக்கற்பலன் என வரையறுக்கப்படுகிறது - \( w = F \cdot x \), வேலை ஜூல்களில் அளவிடப்படுகிறது, அதாவது வேலையின் SI அலகு ஜூல் ஆகும். ஒரு வாயுவின் விரிவாக்கம் அல்லது இறுக்கத்தின் போது செய்யப்படும் வேலை \( \mathrm{w} = \mathrm{- P} \Delta \mathrm{V} \) என்ற உறவால் கணக்கிடப்படுகிறது.

வெப்பம் மற்றும் வேலைக்கான குறி மரபுகள் பின்வருமாறு:

வெப்பம் அமைப்பால் உறிஞ்சப்பட்டால்: \( +q \) வெப்பம் அமைப்பால் வெளியிடப்பட்டால்: \( -q \) வேலை அமைப்பால் செய்யப்பட்டால்: \( -w \) வேலை அமைப்பின் மீது செய்யப்பட்டால்: \( +w \)

வெப்ப இயக்கவியலின் விதிகள்

பூஜ்ய விதி: இரண்டு அமைப்புகள் தனித்தனியாக ஒரு மூன்றாவது அமைப்புடன் சமநிலையில் இருக்கும்போது, அவை ஒன்றுடன் ஒன்று சமநிலையில் இருக்கும்.

முதல் விதி: “ஆற்றலை உருவாக்கவோ அழிக்கவோ முடியாது, ஆனால் அது ஒரு வடிவத்திலிருந்து மற்றொரு வடிவத்திற்கு மாற்றப்படலாம்”.

என்தால்பி என்பது ஒரு அமைப்பின் வெப்ப இயக்கவியல் பண்பாகும். என்தால்பி H என்பது உட்புற ஆற்றல் மற்றும் அழுத்த-கனஅளவு வேலையின் கூட்டுத்தொகை என வரையறுக்கப்படுகிறது.

\( \mathrm{H = U + PV} \). என்தால்பி மாற்றம், \( \Delta \mathrm{H} = \Delta \mathrm{U} + \Delta_{\mathrm{n}} \mathrm{RT} \)

ஹெஸ்ஸின் விதி: இது “ஒரு வினையின் என்தால்பி மாற்றம் மாறிலி கனஅளவில் அல்லது மாறிலி அழுத்தத்தில் ஒற்றை அல்லது பல படிகளில் நடைபெற்றாலும் ஒரே மாதிரியாக இருக்கும்” என்று கூறுகிறது. அளவிட கடினமான வினைகளின் என்தால்பிகளைக் கணக்கிட ஹெஸ்ஸின் விதி பயன்படுத்தப்படலாம்.

வெப்ப ஏற்புத்திறன்கள் [\( C_{\mathrm{p}} \) மற்றும் \( C_{\mathrm{v}} \)]

வெப்ப ஏற்புத்திறன் என்பது ஒரு அலகு அளவு பொருளின் வெப்பநிலையை ஒரு டிகிரி உயர்த்த தேவையான ஆற்றலின் அளவு என வரையறுக்கப்படுகிறது, குறிப்பிட்ட நிபந்தனைகளின் கீழ். இது இரண்டு வெவ்வேறு நிபந்தனைகளின் கீழ் அளவிடப்படலாம், அவை,

(a) மாறிலி அழுத்தம் \( C_{\mathrm{p}} = (dH / dT)_{\mathrm{p}} \) (b) மாறிலி கனஅளவு \( C_{\mathrm{v}} = (dU / dT)_{\mathrm{v}} \)

வெப்ப இயக்கவியலின் இரண்டாவது விதி

வெப்ப இயக்கவியலின் இரண்டாவது விதி, வினை சாத்தியமா இல்லையா என்பதைக் கணிக்கவும், வெப்பத்தின் பாய்வின் திசையைக் கூறவும் உதவுகிறது.

ஒரு செயல்முறையின் தன்னிச்சையைக் கணிக்க, என்ட்ரோபி (S) என்ற புதிய வெப்ப இயக்கவியல் அளவு அறிமுகப்படுத்தப்பட்டது. என்ட்ரோபி என்பது அமைப்பின் சீரற்ற தன்மை அல்லது கோளாறின் அளவீடு ஆகும்.

என்ட்ரோபி கூற்று: “ஒரு தன்னிச்சையான செயல்முறை நடைபெறும்போதெல்லாம், அது பிரபஞ்சத்தின் மொத்த என்ட்ரோபியின் அதிகரிப்புடன் சேர்ந்தே நிகழ்கிறது”.

கெல்வின்-பிளாங்க் கூற்று: ஒரு சுழற்சி செயல்முறையின் மூலம் ஒரு வெப்ப நீர்த்தேக்கத்திலிருந்து வெப்பத்தை எடுத்து, அந்த வெப்பத்தின் ஒரு பகுதியை ஒரு குளிர் நீர்த்தேக்கத்திற்கு மாற்றாமல், அதை முழுமையாக வேலையாக மாற்றுவது சாத்தியமற்றது.

கிளாசியஸ் கூற்று: இந்த கூற்று, வெப்பம் தன்னிச்சையாக வெப்பப் பொருட்களிலிருந்து குளிர் பொருட்களுக்குப் பாய்கிறது என்பதையும், அதை எதிர் திசையில் பாய்ச்ச, நாம் சில வேலைகளைச் செய்ய வேண்டும் என்பதையும் அங்கீகரிக்கிறது.

கிப்ஸ் கட்டற்ற ஆற்றல் (G)

G என்பது \( \mathrm{G = H - TS} \) என வெளிப்படுத்தப்படுகிறது, ஒரு செயல்முறையின் கட்டற்ற ஆற்றல் மாற்றம் \( \Delta \mathrm{G} = \Delta \mathrm{H} - \mathrm{T} \Delta \mathrm{S} \) என்ற உறவால் வழங்கப்படுகிறது.

நிலையான கட்டற்ற ஆற்றல் மாற்றம் மற்றும் சமநிலை மாறிலிகள் \( \Delta \mathrm{G}^0 = - \mathrm{RT} \ln \mathrm{K}_{\mathrm{eq}} \) என்ற சமன்பாட்டால் தொடர்புடையவை.

மூன்றாவது விதி

தனி வெப்பநிலையில் ஒரு சரியான படிகப் பொருளின் என்ட்ரோபி பூஜ்ஜியமாகும்.

உங்களை நீங்களே மதிப்பிடுங்கள்

1. மாறிலி அழுத்தத்தில் சூழலுடன் பரிமாறப்படும் வெப்பத்தின் அளவு எந்த அளவால் குறிக்கப்படுகிறது? a) \( \Delta \mathrm{E} \) b) \( \Delta \mathrm{H} \) c) \( \Delta \mathrm{S} \) d) \( \Delta \mathrm{G} \)

2. இயற்கையாக நிகழும் அனைத்து செயல்முறைகளும் எந்த திசையில் தன்னிச்சையாக தொடர்கின்றன? a) என்ட்ரோபி குறைவு b) என்தால்பி அதிகரிப்பு c) கட்டற்ற ஆற்றல் அதிகரிப்பு d) கட்டற்ற ஆற்றல் குறைவு

3. ஒரு அடியாபாட்டிக் செயல்முறையில், பின்வருவனவற்றில் எது உண்மை? a) \( \mathrm{q} = \mathrm{w} \) b) \( \mathrm{q} = 0 \) c) \( \Delta \mathrm{E} = \mathrm{q} \) d) \( \mathrm{P} \Delta \mathrm{V} = 0 \)

4. ஒரு மீள்வு செயல்முறையில், பிரபஞ்சத்தின் என்ட்ரோபியில் ஏற்படும் மாற்றம் a) \( > 0 \) b) \( \geq 0 \) c) \( < 0 \) d) \( = 0 \)

5. ஒரு சிறந்த வாயுவின் அடியாபாட்டிக் விரிவாக்கத்தில் a) \( \mathrm{w} = -\Delta \mathrm{u} \) b) \( \mathrm{w} = \Delta \mathrm{u} + \Delta \mathrm{H} \) c) \( \Delta \mathrm{u} = 0 \) d) \( \mathrm{w} = 0 \)

6. கீழ்க்கண்டவற்றில் செறிவு பண்பு எது? a) நிறை b) கனஅளவு c) என்தால்பி d) \( \frac{\text{நிறை}}{\text{கனஅளவு}} \)

7. ஒரு சிறந்த வாயு \( 1 \times 10^{-3} \ \mathrm{m}^{3} \) கனஅளவிலிருந்து \( 1 \times 10^{-2} \ \mathrm{m}^{3} \) க்கு \( 300 \ \mathrm{K} \) இல் \( 1 \times 10^{5} \ \mathrm{N \ m}^{-2} \) என்ற மாறிலி அழுத்தத்திற்கு எதிராக விரிவடைகிறது. செய்யப்படும் வேலை a) \( -900 \ \mathrm{J} \) b) \( 900 \ \mathrm{kJ} \) c) \( 270 \ \mathrm{kJ} \) d) \( -900 \ \mathrm{kJ} \)

8. எரிப்பு வெப்பம் எப்போதும் a) நேர்மறை b) எதிர்மறை c) பூஜ்ஜியம் d) நேர்மறை அல்லது எதிர்மறை

9. CO மற்றும் \( \mathrm{CO}_{2} \) இன் உருவாக்க வெப்பம் முறையே \( -26.4 \ \mathrm{kCal} \) மற்றும் \( -94 \ \mathrm{kCal} \) ஆகும். கார்பன் மோனாக்சைட்டின் எரிப்பு வெப்பம் a) \( +26.4 \ \mathrm{kcal} \) b) \( -67.6 \ \mathrm{kcal} \) c) \( -120.6 \ \mathrm{kcal} \) d) \( +52.8 \ \mathrm{kcal} \)

10. \( \mathrm{C(diamond) \rightarrow C(graphite)} \), \( \Delta H = -\text{ve} \), இது குறிப்பது a) கிராஃபைட் வைரத்தை விட நிலையானது b) கிராஃபைட் வைரத்தை விட அதிக ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது c) இரண்டும் சமமாக நிலையானவை d) நிலைத்தன்மையை கணிக்க முடியாது

11. \( \mathrm{Al}_2\mathrm{O}_3 \) மற்றும் \( \mathrm{Cr}_2\mathrm{O}_3 \) இன் உருவாக்க என்தால்பிகள் முறையே -1596 kJ மற்றும் -1134 kJ ஆகும். \( 2\mathrm{Al} + \mathrm{Cr}_2\mathrm{O}_3 \rightarrow 2\mathrm{Cr} + \mathrm{Al}_2\mathrm{O}_3 \) வினைக்கான \( \Delta H \) a) -1365 kJ b) 2730 kJ c) -2730 kJ d) -462 kJ

12. பின்வருவனவற்றில் எது வெப்ப இயக்கவியல் சார்பு அல்ல? a) உட்புற ஆற்றல் b) என்தால்பி c) என்ட்ரோபி d) உராய்வு ஆற்றல்

13. ஒரு மோல் அம்மோனியா மற்றும் ஒரு மோல் ஹைட்ரஜன் குளோரைடு ஒரு மூடிய கொள்கலனில் கலந்து அம்மோனியம் குளோரைடு வாயுவை உருவாக்கினால், பின்னர் a) \( \Delta H > \Delta U \) b) \( \Delta H - \Delta U = 0 \) c) \( \Delta H + \Delta U = 0 \) d) \( \Delta H < \Delta U \)

14. அமைப்பின் மீது 4 kJ வேலை செய்யப்பட்டு, 1 kJ வெப்பம் அமைப்பால் வெளியிடப்படும்போது உட்புற ஆற்றலில் ஏற்படும் மாற்றம் a) +1 kJ b) -5 kJ c) +3 kJ d) -3 kJ

15. 55.85 g இரும்பு (மோலார் நிறை 55.85 g mol\(^{-1}\)) ஹைட்ரோகுளோரிக் அமிலத்துடன் 25°C இல் ஒரு திறந்த பீக்கரில் வினைபுரியும் போது வெளியாகும் வாயுவால் செய்யப்படும் வேலை a) -2.48 kJ b) -2.22 kJ c) +2.22 kJ d) +2.48 kJ

16. 2 மோல் சிறந்த ஒற்றை அணு வாயுவை 125°C இலிருந்து 25°C க்கு மாறிலி அழுத்தத்தில் குளிர்விப்பதற்கான \( \Delta H \) இன் மதிப்பு \( C_P = \frac{5}{2} R \) என கொடுக்கப்பட்டுள்ளது a) -250 R b) -500 R c) 500 R d) +250 R

17. \( \mathrm{C(g) + O_2(g) \rightarrow CO_2(g)} \ \Delta H^0 = -a \ \mathrm{kJ} \); \( 2\mathrm{CO(g) + O_2(g) \rightarrow 2CO_2(g)} \ \Delta H^0 = -b \ \mathrm{kJ} \); \( \mathrm{C(g) + \frac{1}{2}O_2(g) \rightarrow CO(g)} \) வினைக்கான \( \Delta H^0 \) ஐக் கணக்கிடுக a) \( \frac{a}{2} - b \) b) \( 2a - b \) c) \( \frac{b - 2a}{2} \) d) \( a - 2b \)

18. 15.68 லிட்டர் மீத்தேன் மற்றும் புரோப்பேன் வாயு கலவை \( 0^{\circ}\mathrm{C} \) மற்றும் 1 வளிமண்டல அழுத்தத்தில் முழுமையாக எரிக்கப்படும்போது, அதே வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தத்தில் 32 லிட்டர் ஆக்ஸிஜன் உட்கொள்ளப்படுகிறது. இந்த எரிப்பிலிருந்து kJ இல் வெளியாகும் வெப்பத்தின் அளவு \( (\Delta H_{\mathrm{C}}(\mathrm{CH}_{4}) = -890 \ \mathrm{kJ \ mol^{-1}} \) மற்றும் \( \Delta H_{\mathrm{C}}(\mathrm{C}_{3}\mathrm{H}_{8}) = -2220 \ \mathrm{kJ \ mol^{-1}}) \) a) -889 kJ b) -1390 kJ c) -3180 kJ d) -632.68 kJ

19. மீத்தேன் மற்றும் ஈத்தேனின் பிணைப்பு பிரிதல் ஆற்றல் முறையே \( 360 \ \mathrm{kJ \ mol^{-1}} \) மற்றும் \( 620 \ \mathrm{kJ \ mol^{-1}} \) ஆகும். பின்னர், C-C பிணைப்பின் பிணைப்பு பிரிதல் ஆற்றல் a) \( 170 \ \mathrm{kJ \ mol^{-1}} \) b) \( 50 \ \mathrm{kJ \ mol^{-1}} \) c) \( 80 \ \mathrm{kJ \ mol^{-1}} \) d) \( 220 \ \mathrm{kJ \ mol^{-1}} \)

20. எல்லா வெப்பநிலைகளிலும் தன்னிச்சையான வினைக்கான சரியான வெப்ப இயக்கவியல் நிபந்தனைகள் (NEET Phase - I) a) \( \Delta H < 0 \) மற்றும் \( \Delta S > 0 \) b) \( \Delta H < 0 \) மற்றும் \( \Delta S < 0 \) c) \( \Delta H > 0 \) மற்றும் \( \Delta S = 0 \) d) \( \Delta H > 0 \) மற்றும் \( \Delta S > 0 \)

21. அமைப்பின் வெப்பநிலை எதில் குறைகிறது? a) சமவெப்ப விரிவாக்கம் b) சமவெப்ப இறுக்கம் c) அடியாபாட்டிக் விரிவாக்கம் d) அடியாபாட்டிக் இறுக்கம்

22. ஒரு சிறந்த வாயுவின் சமவெப்ப மீள்வு இறுக்கத்தில் q, \( \Delta S \) மற்றும் w இன் குறிகள் முறையே a) \( +, -, - \) b) \( -, +, - \) c) \( +, -, + \) d) \( -, -, + \)

23. ஒரு திரவத்தின் ஆவியாதலின் மோலார் வெப்பம் \( 4.8 \ \mathrm{kJ \ mol^{-1}} \). என்ட்ரோபி மாற்றம் \( 16 \ \mathrm{J \ mol^{-1} \ K^{-1}} \) எனில், திரவத்தின் கொதிநிலை a) \( 323 \ \mathrm{K} \) b) \( 27^{\circ} \mathrm{C} \) c) \( 164 \ \mathrm{K} \) d) \( 0.3 \ \mathrm{K} \)

24. எந்த வினைக்கு \( \Delta S \) அதிகபட்சமாக இருக்கும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது?

25. ஒரு வினைக்கான \( \Delta \mathrm{H} \) மற்றும் \( \Delta \mathrm{S} \) இன் மதிப்புகள் முறையே \( 30 \ \mathrm{kJ \ mol^{-1}} \) மற்றும் \( 100 \ \mathrm{J \ K^{-1} \ mol^{-1}} \) ஆகும். பின்னர் வினை தன்னிச்சையாக மாறும் வெப்பநிலை a) \( 30 \ \mathrm{K} \) b) \( 300 \ \mathrm{K} \) c) \( 300^{\circ} \mathrm{C} \) d) \( 20^{\circ} \mathrm{C} \)

I. பின்வரும் கேள்விகளுக்கு சுருக்கமான பதில் எழுதுக

26. வெப்ப இயக்கவியலின் முதல் விதியைக் கூறுக.

27. ஹெஸ்ஸின் மாறிலி வெப்பக் கூட்டு விதியை வரையறுக்க.

28. இரண்டு சமமான நிலைகளுடன் செறிவு பண்புகளை விளக்குக.

29. பின்வரும் சொற்களை வரையறுக்க: a) அடியாபாட்டிக் செயல்முறை b) சம அழுத்த செயல்முறை c) சம கனஅளவு செயல்முறை

30. என்ட்ரோபியின் வழக்கமான வரையறை என்ன? என்ட்ரோபியின் அலகு என்ன?

31. எப்போது ஒரு வினையின் சாத்தியத்தை கணிக்க: i) \( \Delta \mathrm{H} \) மற்றும் \( \Delta \mathrm{S} \) இரண்டும் எதிர்மறை ii) \( \Delta \mathrm{H} \) குறைந்து \( \Delta \mathrm{S} \) அதிகரிக்கும்

32. நடுநிலையாக்கத்தின் என்தால்பியை வரையறுக்க.

33. மோலார் வெப்ப ஏற்புத்திறனை வரையறுக்க.

34. உணவின் கலோரி மதிப்பை வரையறுக்க.

35. லட்டு ஆற்றல் என்றால் என்ன?

36. நிலை மற்றும் பாதை சார்புகள் என்றால் என்ன? இரண்டு எடுத்துக்காட்டுகளைக் கொடுக்க.

37. வெப்ப இயக்கவியலின் இரண்டாவது விதியின் கெல்வின் கூற்றைக் கொடுக்க.

38. வெப்ப இயக்கவியலின் மூன்றாவது விதியைக் கூறுக.

39. \( \mathrm{CaCl}_{2} \) உருவாவதற்கான போர்ன்-ஹேபர் சுழற்சியை எழுதுக.

40. பின்வருவனவற்றிலிருந்து நிலை மற்றும் பாதை சார்புகளை அடையாளம் காண்க: a) என்தால்பி b) என்ட்ரோபி c) வெப்பம் d) வெப்பநிலை e) வேலை f) கட்டற்ற ஆற்றல்.

41. வெப்ப இயக்கவியலின் இரண்டாவது விதியின் பல்வேறு கூற்றுகளைக் கூறுக.

42. தன்னிச்சையான வினைகள் என்றால் என்ன? ஒரு செயல்முறையின் தன்னிச்சைக்கான நிபந்தனைகள் யாவை?

43. உட்புற ஆற்றலின் சிறப்பியல்புகளைப் பட்டியலிடுக.

44. குண்டு கலோரிமீட்டரைப் பயன்படுத்தி மாறிலி கனஅளவில் உறிஞ்சப்படும் வெப்பம் எவ்வாறு அளவிடப்படுகிறது என்பதை ஒரு நேர்த்தியான வரைபடத்துடன் விளக்குக.

45. விரிவாக்கம் மற்றும் இறுக்க செயல்முறையில் உள்ள வேலையைக் கணக்கிடுக.

46. ஒரு சிறந்த வாயுவுக்கு \( \Delta \mathrm{H} \) மற்றும் \( \Delta \mathrm{U} \) க்கு இடையிலான உறவைப் பெறுக. சமன்பாட்டில் உள்ள ஒவ்வொரு சொல்லையும் விளக்குக.

47. சோடியம் குளோரைடு படிகத்தின் லட்டு என்தால்பியைக் கணக்கிட ஒரு மறைமுக முறையை பரிந்துரைத்து விளக்குக.

48. கிப்ஸ் கட்டற்ற ஆற்றலின் சிறப்பியல்புகளைப் பட்டியலிடுக.

49. 2 மோல் சிறந்த வாயு \( 500 \ \mathrm{ml} \) கனஅளவிலிருந்து \( 2 \ \mathrm{L} \) க்கு \( 25^{\circ} \mathrm{C} \) மற்றும் இயல்பான அழுத்தத்தில் மீள்வு மற்றும் சமவெப்பமாக விரிவடையும் போது செய்யப்படும் வேலையைக் கணக்கிடுக.

50. ஒரு மாறிலி கனஅளவு கலோரிமீட்டரில், 28 மூலக்கூறு எடை கொண்ட \( 3.5 \ \mathrm{g} \) வாயு \( 298 \ \mathrm{K} \) இல் அதிகப்படியான ஆக்ஸிஜனில் எரிக்கப்பட்டது. எரிப்பு செயல்முறையின் காரணமாக கலோரிமீட்டரின் வெப்பநிலை 298 K இலிருந்து 298.45 K க்கு உயர்ந்தது. கலோரிமீட்டர் மாறிலி \( 2.5 \ \mathrm{kJ \ K^{-1}} \) என கொடுக்கப்பட்டுள்ளது. வாயுவின் எரிப்பு என்தால்பியை \( \mathrm{kJ \ mol^{-1}} \) இல் கணக்கிடுக.

51. \( 77^{\circ} \mathrm{C} \) இல் உள்ள அமைப்பிலிருந்து \( 33^{\circ} \mathrm{C} \) இல் உள்ள சூழலுக்கு 245 J வெப்பம் வெளியேறும் செயல்முறையின் போது அமைப்பில், சூழலில் மற்றும் பிரபஞ்சத்தில் மொத்த என்ட்ரோபி மாற்றத்தைக் கணக்கிடுக.

52. 4.1 atm இல் பராமரிக்கப்படும் 1 மோல் சிறந்த வாயு, ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலையில், 3710 J வெப்பத்தை உறிஞ்சி 2 லிட்டருக்கு விரிவடைகிறது. விரிவாக்க செயல்முறையில் என்ட்ரோபி மாற்றத்தைக் கணக்கிடுக.

53. ஒரு மோல் சோடியம் குளோரைடை உருக 30.4 kJ தேவைப்படுகிறது. உருகும் போது என்ட்ரோபி மாற்றம் 28.4 \( \mathrm{J \ K^{-1} \ mol^{-1}} \) ஆகும். சோடியம் குளோரைட்டின் உருகுநிலையைக் கணக்கிடுக.

54. புரோப்பேனின் எரிப்பு வெப்பம் \( -2220.2 \ \mathrm{kJ \ mol^{-1}} \) எனில், அதன் நிலையான உருவாக்க வெப்பத்தைக் கணக்கிடுக. \( \mathrm{CO}_{2}(g) \) மற்றும் \( \mathrm{H}_{2}\mathrm{O}(l) \) இன் உருவாக்க வெப்பங்கள் முறையே \( -393.5 \) மற்றும் \( -285.8 \ \mathrm{kJ \ mol^{-1}} \) ஆகும்.

55. உங்களுக்கு இயல்பான கொதிநிலைகள் மற்றும் ஆவியாதலின் நிலையான என்தால்பிகள் கொடுக்கப்பட்டுள்ளன. கீழே பட்டியலிடப்பட்டுள்ள திரவங்களின் ஆவியாதலின் என்ட்ரோபியைக் கணக்கிடுக.

56. \( \mathrm{Ag}_2\mathrm{O(s) \rightarrow 2Ag(s) + \frac{1}{2}O_2(g)} \) வினைக்கு: \( \Delta \mathrm{H} = 30.56 \ \mathrm{kJ \ mol^{-1}} \) மற்றும் \( \Delta \mathrm{S} = 6.66 \ \mathrm{J \ K^{-1} \ mol^{-1}} \) (1 atm இல்). \( \Delta \mathrm{G} \) பூஜ்ஜியத்திற்கு சமமாக இருக்கும் வெப்பநிலையைக் கணக்கிடுக. மேலும் (i) இந்த வெப்பநிலையிலும் (ii) இந்த வெப்பநிலைக்கு கீழும் வினையின் திசையைக் கணிக்கவும்.

57. 400K இல் பின்வரும் வினைக்கான சமநிலை மாறிலி \( K_{eq} \) என்ன?

    \[ 2\mathrm{NOCl(g) \rightleftharpoons 2NO(g) + Cl_2(g)}, \]

    \( \Delta \mathrm{H}^0 = 77.2 \ \mathrm{kJ \ mol^{-1}} \); மற்றும் \( \Delta \mathrm{S}^0 = 122 \ \mathrm{J \ K^{-1} \ mol^{-1}} \) என கொடுக்கப்பட்டுள்ளது.

58. சயனமைடு \( (\mathrm{NH}_2\mathrm{CN}) \) ஒரு குண்டு கலோரிமீட்டரில் அதிகப்படியான ஆக்ஸிஜனில் முழுமையாக எரிக்கப்படுகிறது, \( \Delta \mathrm{U} \) \( -742.4 \ \mathrm{kJ \ mol^{-1}} \) என கண்டறியப்பட்டது, \( 298 \ \mathrm{K} \) இல் வினையின் என்தால்பி மாற்றத்தைக் கணக்கிடுக

    \[ \mathrm{NH}_2\mathrm{CN(s) + \frac{3}{2} O_2(g) \rightarrow N_2(g) + CO_2(g) + H_2O(l)} \quad \Delta \mathrm{H} = ? \]

59. பின்வரும் தரவுகளிலிருந்து எத்திலீனின் ஹைட்ரஜனேற்றத்தின் என்தால்பியைக் கணக்கிடுக. \( \mathrm{C - H} \), \( \mathrm{C - C} \), \( \mathrm{C = C} \) மற்றும் \( \mathrm{H - H} \) இன் பிணைப்பு ஆற்றல்கள் முறையே 414, 347, 618 மற்றும் \( 435 \ \mathrm{kJ \ mol^{-1}} \) ஆகும்.

60. கொடுக்கப்பட்ட தரவுகளிலிருந்து \( \mathrm{CaCl}_2 \) இன் லட்டு ஆற்றலைக் கணக்கிடுக

    \[ \mathrm{Ca(s) + Cl_2(g) \rightarrow CaCl_2(s)} \quad \Delta H_1^0 = -795 \ \mathrm{kJ \ mol^{-1}} \]

    பதங்கமாதல்: \( \mathrm{Ca(s) \rightarrow Ca(g)} \) அயனியாக்கம்: \( \mathrm{Ca(g) \rightarrow Ca^{2+}(g) + 2e^{-}} \) பிரிதல்: \( \mathrm{Cl_2(g) \rightarrow 2Cl(g)} \) எலக்ட்ரான் நாட்டம்: \( \mathrm{Cl(g) + e^{-} \rightarrow Cl^{-}(g)} \)

61. பின்வரும் தரவுகளிலிருந்து \( \mathrm{Fe}_2\mathrm{O}_3 + 3\mathrm{CO} \rightarrow 2\mathrm{Fe} + 3\mathrm{CO}_2 \) வினைக்கான என்தால்பி மாற்றத்தைக் கணக்கிடுக.

    \[ 2\mathrm{Fe} + \frac{3}{2}\mathrm{O}_2 \rightarrow \mathrm{Fe}_2\mathrm{O}_3; \quad \Delta \mathrm{H} = -741 \ \mathrm{kJ} \]
    \[ \mathrm{C} + \frac{1}{2}\mathrm{O}_2 \rightarrow \mathrm{CO}; \quad \Delta \mathrm{H} = -137 \ \mathrm{kJ} \]
    \[ \mathrm{C} + \mathrm{O}_2 \rightarrow \mathrm{CO}_2; \quad \Delta \mathrm{H} = -394.5 \ \mathrm{kJ} \]

62. 1-பென்டைன் (A) \( 175^{\circ}C \) இல் 4N ஆல்கஹாலிக் KOH உடன் சிகிச்சையளிக்கப்படும்போது, அது மெதுவாக \( 1.3\% \) 1-பென்டைன்(A), \( 95.2\% \) 2-பென்டைன்(B) மற்றும் \( 3.5\% \) 1,2 பென்டாடையீன் (C) இன் சமநிலை கலவையாக மாற்றப்படுகிறது, சமநிலை \( 175^{\circ}C \) இல் பராமரிக்கப்பட்டது, பின்வரும் சமநிலைகளுக்கு \( \Delta G^{0} \) ஐக் கணக்கிடுக.

    \[ \mathrm{B \rightleftharpoons A} \qquad \Delta G_1^0 = ? \]
    \[ \mathrm{B \rightleftharpoons C} \qquad \Delta G_2^0 = ? \]

63. \( 33 \ \mathrm{K} \) இல், \( \mathrm{N}_2\mathrm{O}_4 \) ஐம்பது சதவீதம் பிரிகையடைகிறது. இந்த வெப்பநிலை மற்றும் ஒரு வளிமண்டல அழுத்தத்தில் நிலையான கட்டற்ற ஆற்றல் மாற்றத்தைக் கணக்கிடுக.

64. \( \mathrm{SO}_2 \) மற்றும் \( \mathrm{SO}_3 \) இன் நிலையான உருவாக்க என்தால்பிகள் முறையே \( -297 \ \mathrm{kJ \ mol^{-1}} \) மற்றும் \( -396 \ \mathrm{kJ \ mol^{-1}} \) ஆகும். \( \mathrm{SO}_2 + \frac{1}{2}\mathrm{O}_2 \rightleftharpoons \mathrm{SO}_3 \) வினைக்கான நிலையான என்தால்பி மாற்றத்தைக் கணக்கிடுக.

65. \( 298 \ \mathrm{K} \) இல் வினைக்கு: \( 2\mathrm{A} + \mathrm{B} \rightleftharpoons \mathrm{C} \) \( \Delta \mathrm{H} = 400 \ \mathrm{KJ \ mol^{-1}} \), \( \Delta \mathrm{S} = 0.2 \ \mathrm{KJ \ K^{-1} \ mol^{-1}} \). வினை தன்னிச்சையாக இருக்கும் வெப்பநிலையைத் தீர்மானிக்கவும்.

66. \( 298 \ \mathrm{K} \) இல் பின்வரும் வினைக்கான சமநிலை மாறிலியின் மதிப்பைக் கண்டறியவும் \( 2\mathrm{NH}_3(g) + \mathrm{CO}_2(g) \rightleftharpoons \mathrm{NH}_2\mathrm{CONH}_2(aq) + \mathrm{H}_2\mathrm{O}(l) \) கொடுக்கப்பட்ட வெப்பநிலையில் நிலையான கிப்ஸ் ஆற்றல் மாற்றம், \( \Delta G_{r}^{0} \) \( -13.6 \ \mathrm{kJ \ mol^{-1}} \) ஆகும்.

67. 3.67 லிட்டர் எத்திலீன் மற்றும் மீத்தேன் வாயு கலவை \( 25^{\circ}C \) மற்றும் 1 atm அழுத்தத்தில் முழுமையாக எரிக்கப்படும்போது 6.11 லிட்டர் கார்பன் டை ஆக்சைடை உற்பத்தி செய்கிறது. இந்த எரிப்பின் போது kJ இல் வெளியாகும் வெப்பத்தின் அளவைக் கண்டறியவும். \( (\Delta \mathrm{H}_{\mathrm{C}}(\mathrm{CH}_4) = -890 \ \mathrm{kJ \ mol^{-1}} \) மற்றும் \( (\Delta \mathrm{H}_{\mathrm{C}}(\mathrm{C}_2\mathrm{H}_4) = -1423 \ \mathrm{kJ \ mol^{-1}}) \)