المحتوى الحراري للمادة هو جهاز معزول

بواسطة:
المحتوى الحراري للمادة هو جهاز معزول

يُعد مصطلح الحرارة أحد أشكال الطاقة التي يتم استخدامها في العديد من التفاعلات الكيميائية وذلك لكسر الروابط المتكونة بين المواد المتفاعلة وتكوين روابط كيميائية جديدة بين جزيئات المواد الناتجة عن التفاعل، ويوجد العديد من الأجهزة التي تم اختراعها بهدف التحكم في درجات الحرارة داخل التفاعلات الكيميائية وقياسها، لذا قد يطرح البعض تساؤل هل المحتوى الحراري للمادة هو جهاز معزول ؟ وما هي أهمية المحتوى الحراري كيميائياً ؟ وذلك ما سنتعرف عليه في السطور التالية من موقع مخزن المعلومات، فتابعونا.

المحتوى الحراري للمادة هو جهاز معزول

  • المحتوى الحراري للمادة هو جهاز معزول يستخدم في قياس كمية الحرارة المنبعثة أو الممتصة في التفاعلات المختلفة سواء كانت تفاعلات كيميائية أو فيزيائية.

ويُعد المُسعر أو المحتوى الحراري أحد أهم الأجهزة الموجودة في المختبرات الكيميائية  وذلك لقدرته على قياس كمية الحرارة النوعية للمواد المختلفة، بالإضافة إلى قدرته على قياس درجات الحرارة الناتجة عن التفاعلات الفيزيائية والكيميائية، بالإضافة إلى قياس وتحديد درجات الحرارة التي يحتاج إليها التفاعل ليحدث بالشكل الصحيح، وهناك العديد من الأنواع المختلفة من المحتوى الحراري أو المسعرات فالأمر لا يقتصر على نوع واحد فقط بل أكثر من نوع، ويختلف كل نوه منهم في كيفية استخدامه وآلية العمل الخاصة به.

أهمية المحتوى الحراري

تتمثل أهمية المحتوى الحراري في:

  • قياس معدل التغير في المحتوى الحراري يسمح لنا بمعرفة ما إذا كان التفاعل الحادث تفاعل باعث للحرارة وعندها يكون المحتوى الحراري سالب، أو يكون التفاعل ماص للحرارة مما يجعل مستوى التغير الحراري موجب.
  • يستخدم المحتوى الحراري في حساب حرارة التفاعل الناتجة عن وجود عملية كيميائية.
  • التغير في معدل المحتوى الحراري يساعد في تعقب مسار الحرارة خلال عملية قياس كمية الحرارة الناتجة عن التفاعل الكيميائي.
  • يُمكن من خلال المحتوى الحراري احتساب أقل كمية ممكنة من الطاقة يُمكن من خلالها صناعة ضاغط.
  • يحدث التغير في المحتوى الحراري خلال حدوث التغيرات في طبيعة المادة.

أنواع التغير في المحتوى الحراري

يختلف التغير في المحتوى الحراري باختلاف طبيعة التفاعل الحادث على النحو التالي:

  • حرارة التكوين: يحدث التغير في المحتوى الحراري هنا عندما يتشكل جزيء واحد فقط من المادة من مكوناته، ويكون رمز هذا الجزيء  ΔHf، ومن الأمثلة على هذا الأمر تشكل كبريتيد الحديد الثنائي من عناصره البسيطة في المعادلة التالية:
  • Fe(s) + S(s) → FeS(s)              ΔHf = -24.0 kcal
  • حرارة الاحتراق: يحدث التغير في هذه الحالة عند القيام بحرق جزيء واحد من المادة بشكل كامل، ويدخل في عملية الاحتراق غاز الأكسجين أو الهواء، ويتم الرمز إلى هذا التغير بـ ΔHc. ، ومن الأمثلة على ذلك احتراق غاز الميثان بالمعادلة التالية:
  • CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l)              ΔHc = -21.0 kcal
  • حرارة التعديل: هو التغيير الحادث عند معادلة ما يساوي جرام واحد فقط من الحمض مع ما يكافئ جرام واحد فقط من الأساس في محلول مخفف، ويكون من الأمثلة على ذلك حرارة التعديل الناتجة عن حدوث تفاعل بين أسيد النيتريك مع هيدروكسيد الصوديوم في المعادلة التالية:
  • HNO3(aq) + NaOH(aq) → NaNO3(aq) + H2O(l)              ΔH = -13.69 kcal
  • حرارة الإحلال: يحدث التغير في المحتوى الحراري في هذه الحالة عندما نقوم بحلّ جزئّ من المادة في كمية محدودة من محلول في درجة حرارة محددة، ومن ألأمثلة على ذلك إحلال كبريتات المغنسيوم في كمية من المياه، وذلك من خلال المعادلة التالية:

MgSO4(s) + H2O(l) → MgSO4(aq)              ΔH = -20.28 kcal

ما هو المسعر وكيفية عمله

  • يُعد المسعر جهاز معملي يُستخدم في قياس درجات الحرارة الناتجة عن التفاعلات الكيميائية والفيزيائية، ويجب أن يتم صنع المُسعر من مواد جيدة التوصيل للحرارة مثل الألومنيوم أو النحاس.
  • ويتكون المسعر من عبوتين يتم إدخال في إحداهما جهاز لقياس درجات الحرارة والأخرى يتم من خلالها إدخال الأداة المساعدة في نقل الخليط إلى داخل الجهاز، وبالتالي حدوث عملية تبادل الحرارة بالشكل المطلوب.
  • كما يحتوي المسعر على عازل يتم من خلاله منع انتقال الطاقة الحرارية إلى الوسط الخارجي أو انتقالها خطأً في الاتجاه المعاكس أو الاتجاه الخاطئ.
  • ويعتمد عمل المسعر على قانون يُعرف بـ قانون حفظ الطاقة، وهو القانون الذي يضمن حفظ وجود الطاقة الحرارية المطلوبة داخل النظام المغلق للجهاز، بحيثُ لا يتم السماح للحرارة بالضياع أو التشتت في الوسط المحيط أو الاتجاه المعاكس وذلك للتأكد من أن الآلة تقوم بأداء عملها على الشكل المطلوب.

أنواع المسعر

  • هناك العديد من الأنواع المختلفة من المحتوى الحراري أو المسعرات فالأمر لا يقتصر على نوع واحد فقط بل أكثر من نوع، ويختلف كل نوه منهم في كيفية استخدامه وآلية العمل الخاصة به، ومن أهم أنواع المسعرات:
  • مسعر درجة الحرارة الثابتة الذي يتم أيضاً إطلاق عليه مقياس تغير الطور، وذلك حيثُ تكون التغيرات في درجات الحرارة خلاله ثابتة أو بطيئة للغاية مما قد يجعلها تستغرق عدة ساعات.
  • المسعر المتباين في درجات الحرارة، ويعتمد هذا النوع من المسعرات على عملية التبادل الحراري في المُسعر السائل أو المسعر المعدني، ويُعد هذا النوع من المسعرات هو الأكثر استخداماً وشيوعاً في المختبرات والمعامل الكيميائية.

وفي ختام مقالنا أعزاءنا القراء نكون قد تعرفنا معكم على إجابة سؤال هل المحتوى الحراري للمادة هو جهاز معزول ؟ مع عرض أهمية المحتوى الحراري، تعريف المُسعر وأهميته وأنواعه، وللمزيد من إجابات الأسئلة التعليمية تابعونا في موقع مخزن المعلومات.