Hal Değişimi Örnekleri

Şimdi burada 5.üniteden alınmış bir soru var. Soru, Kotz Treichel ve Townsend'in "Kimya ve Kimyasal Reaktivite" kitabından alınmış. Ve bize etanolün (C2H5OH). Evet etanol ile de tanıştık. Etanolün kaynama noktası olarak... göstereyim şöyle.. turuncu yazacağız buraya.. Turanj, oranj.. Kaynama noktası 78 virgül 29 Santigrad derece olarak verilmiş. Bize, şimdi 20 derece Celsius'taki 1kg etanolün sıcaklığını kaynama sıcaklığına kadar yükseltmek ve sonra da alkolü aynı sıcaklıkta buharlaştırmak için Joule cinsinden ne kadar enerji gerektiği sorulmuş. Şimdi sorunun çözümü iki kısımdan oluşuyor, değil mi? 20 derecedeki etanolü 78 virgül 29 derece Celsius'a çıkartmak için Joule cinsinden ne kadar enerji gerekiyor ? Bu birinci kısım. Bunu halledince, elimizde 78 virgül 29 derece Celsius'ta sıvı etanolümüz olacak. Line: 21 (Silen=72,64) (EMedp=1,387) Sonrasında onu buhar haline getirmek için tekrar enerjiye ihtiyacımız var. Bu da ikinci kısım. Yani bunlar çözümün iki kısmını oluşturuyorlar. Şimdilik sadece sıvının sıcaklığını yükseltmeyi düşünelim. Sıvının sıcaklığını yükselteceğiz ve bunu nasıl bulacağımızı düşünelim. O zaman ilk bakılan şey sıvının sıcaklığının ne kadar arttığı. İlk sıcaklık ne kadar? 20 derece Celsius, değil mi? 20 derece Celsius'tan 78.29 derece Celsius'a kadar. Yani ne kadar yükseltmiş olduk? 78.29 eksi 20 eşittir 58.29 eder. Böylece sıcaklık değişimimizi 58 virgül 29 Santigrad derece bulduk. ya da Kelvin farketmez. Biliyorsunuz Kelvin ve Celsius skalalarındaki farklar aynı. Kelvin skalası, Celsius skalasının kaydırılmış hali gibidir. Bu rakamların şimdi her birisine 273 ekleyecek olursanız sıcaklıkları Kelvine çevirmiş olursunuz, ama aradaki farkı aldığınızda yine aynı sıcaklık farkını bulacaksınız. Hangi yoldan yaparsanız yapın; 78.29'dan 20'yi çıkarıyorsunuz. Böylece sıcaklığı ne kadar arttırdığımızı bulmuş olduk. Şimdi bu sıcaklık artışı için gereken enerji miktarını bulalım. Delta T. Delta T değerini girmemiz gerekiyor. Sıcaklığı 58 virgül 29 arttırıyoruz. Ben buna Celsius diyeyim. Yok yok bunu Kelvine çevireyim. Çünkü diğer verilen öz ısı değerleri Kelvin birimini içerecek. Durun yazalım bunu. 58.29 Kelvin, bu bizim sıcaklığımızdaki artış. Bu ısılarıbaşta Kelvine çevirip sonra aradaki farkı da bulabilirdik ve yine aynı sonucu bulurduk. Farketmez neyse her ikisinde de artış aynıdır. Şimdi, bu bizim sıcaklığımızdaki artış. Bir de ne kadar etanolü buharlaştırmak istediğimiz önemli. Bunun cevabını zaten veriyor. 1 kilogram etanolle işlem yapacağız, değil mi? Ve diğer tüm değerler gram üzerinden verilmiş. O zaman şu 1 kg yerine bir 1000 gram yazayım. 1kg eşittir... şöyle yazalım. çarpı 1000 gram bölü 1 kg. Bunlar sadeleşir. 1000 gram demek ile aynı şey bu değil mi? Evet, böylece bizim 1000 gram çarpı 1000 gramımız var sonra bunu etanolün öz ısısı ile çarpıyoruz. Etanolün ısı kapasitesi burada 2.44 joule bölü gram Kelvin olarak verilmiş. Bu yüzden ne dedik? Çarpı 2.44 joule. Şöyle yazayım, 2.44 joule bölü gram Kelvin. Şimdi buradaki bu kelvin, şu padadaki Kelvin ile sadeleşiyor. Şu payda yazılı gram ise paydadaki gram ile sadeleşiyor. Buraya kadar anlaşılır değil mi? Şimdi ha bu arada öz ısı ne demek? Öz ısı, bir gram maddenin sıcaklığını bir derece arttırmak için gereken enerjidir. Biz 58 derece arttırdığımıza göre ve 1000 gram kullandığımıza göre, bunları çarpalım. Şimdi birimler sadeleşip gider. Kelvinler birbirini götürüyor. Gramlar da sadeleşiyor. Bakalım geriye neler kaldı. Hesap makinemizi alalım ve şuraya koyalım Şimdi çarpalım. 58.29 çarpı 1000 çarpı 2.44 ve burada sadece 3 tane anlamlı sayımız olduğuna göre yani 142 kalmalı; o zaman yuvarladık ve 142000 Kelvin oluyor. 142000. Düzeltiyorum, 142000 Joule oluyor. Birimimiz Joule tabii. Çünkü enerji bulduk. Evet. İşte şimdi burada bulduğumuz enerji miktarı, etanolümüzü, 1 kilogramlık etanolümüzü 20 Santigrad dereceden 78 virgül 29 dereceye çıkartmak için gerekli enerjidir. Ya da bunu şöyle de gösterebilirdiniz; 293 Kelvinden, ya da bu sıcaklık her ne ise, ona 273 eklersiniz; bu Kelvin sıcaklığıdır. Bu yolla da sıcaklık değişimi 58.29 Kelvin bulunmuş olurdu. Şimdi bir sonraki basamağa geldik. Elimizde şimdi, çok daha sıcak olan etanol, sıvı etanol var. Ve bunu buharlaştırmamız gerekiyor. Aynı bu sıcaklıkta buhar haline geçmesi gerekiyor. Bu nedenle şimdi de buharlaşma ısısını hesaba katalım. O da işte burada. Aslında buna buharlaşma entalpisi demeliyiz. Buharlaşma entalpisi de bize verilmiş. 855 joule bölü gram. Bu verilen, etanolün bir gramını buharlaştırmak için verilmesi gereken enerji miktarıdır. Şu anda etanolün buharlaşma sıcaklığında olduğunu varsayarsak, yani kaynama sıcaklığında olduğunu, gram başına ne kadar ekstra enerji harcamalıyız ki buharlaştıralım? Evet, bu kadar enerji var. Ve biliyoruz ki 1000g etanolümüz var. Gramlar birbirlerini götürüyorlar. 855 çarpı 1000, 855000 joule eder. Aslında şimdi biz, 78.29 derecede dereceye çıkarmak için çok daha az enerji harcamıştık değil mi? Buharlaşma esnasında çok daha fazla enerji harcıyoruz. Enerjinin büyük bir kısmını buharlaşma harcıyor. Eğer şimdi toplam kullanılan enerji miktarını bulmak istiyorsak, Kafadan toplayabilir miyiz, bence toplarız. 800 artı 100 900 eder. Burası 900 etti. 50 artı 40, 90 eder. 5 artı 2 7 eder. Evet, toplam ne etti? 997000 joule yani 997 kjoule. Yani neredeyse megajoule de diyebiliriz. Bu bulduğumuz 1kg etanolü buharlaştırmamız için gereken enerjiymiş.