Enerji Nedir?

• • • • • Enerji bir şey yapabilen herhangi bir potansiyeldir.

Madde ise enerjinin yoğunlaşmış hali olarak düşünülebilir.

Toplam enerji miktarı kainatta sabittir Enerji bir formadan bir forma dönüşür Toplam enerji sabittir fakat t 0 anından beri daha küçük paketlere ayrılmaktadır.

Isı ve Sıcaklık Nedir?

• İki cisim arasında sıcaklık farkı varsa, enerji sıcaklığı yüksek olan cisimden düşük olan cisme doğru ısı şeklinde akar. Yani ısı bir enerji transfer şeklidir.

• Sıcaklık ortamdaki taneciklerin kinetik enerjisindeki değişikliği anlamlı hale getiren bir göstergedir.

Bir maddeye enerji verilirse taneciklerin kinetik enerjisi dolayısıyla sıcaklık artmış olur .

Sıcaklık termometre ile ölçülür

Bazı değerleri bilmeliyiz

1 kalori (cal): 1 g suyun sıcaklığını 1˚C artırmak için gerekli enerji miktarıdır.

Yani 1 g suyun sıcaklığını 2 ˚C attırmak için 2 cal enerji gerekir.

1000 cal= 1 kcal 1000 J = 1 kJ 1 cal = 4.184 Joule LecturePLUS Timberlake 99 9

1 kg 20 ˚C 4,2 kj 21 ˚C

• • • İnsan kalbinin her atışında 1 j enerji kullanılır.

Bir yetişkin erkek günde ortalama 3.000.000 cal yani 3000 kcal (yaklaşık 12000 kj) enerji harcar.

Yani bir insanın bir günde harcadığı enerji ile 30 kg’lık su rahatlıkla kaynatılabilir.

Bir olaya eşlik eden ısı hesaplanabilir

Q



c



m

 

T

• Q = Isı Miktarı (cal) • c = Spesifik Isı – Su için: c = 4.18 J/g K, Hava için: c = 1.0 J/g K • m = Cismin kütlesi (gram) • ΔT = Cisimdeki sıcaklık değişikliği

Spesifik Isı Nedir?

Niçin bazı yiyecekler diğerlerine göre daha uzun bir süre sıcaklıklarını korur? Yani niçin geç soğur?

Niçin sıcak bir günde sahil kumu çok sıcakken, deniz suyu soğuktur?

Maddelerin Spesifik Isı Kapasitesi Farklıdır

• Suyu 75 °C’ye ısıtmak için 20 dakika gerekli olduğunu düşünelim; Aynı kütlede alüminyumu 75°C’ye çıkarmak için 5 dakika, bakır için 2 dakika yeterlidir.

Bazı Maddelerin Spesifik Isı Değerleri

Spesifik ısı: 1 g maddenin sıcaklığını 1 ° C attırmak için gerekli ısı miktarı Su Alüminyum Bakır Gümüş Altın cal/g°C 1.00 0.22

0.093

0.057

0.031

J/g°C 4.18 0.90

0.39

0.24

0.13

Spesifik Isının Belirlenmesi

Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 7 Slide 16 of 50

Hesaplama

q kurşun = -q su q su = mc  T = (50.0 g)(4.184 J/g ° C)(28.8 - 22.0)°C q su = 1.4x10

3 J q kurşun = 1.4x10

3 J = mc  T = (150.0 g)(c)(28.8 - 100.0)°C c kurşun = 0.13 Jg -1 °C -1 Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 7 Slide 17 of 50

Su Buz Kil Kuru Hava Kum Spesifik Isı 1,0 0,5 0,33 0,24 0,19 1 g’ına 1 cal verildiğinde sıcaklıktaki artış miktarı 1,0 ˚C 2,0 ˚C 3,0 ˚C 4,2 ˚C 5,2 ˚C

1 ˚C 2 ˚C 33 ˚C

1 kg SU 1 kg BUZ 1 kg ALTIN Herbirine 4,184 kj (1 kcal) enerji verildiği durum

• Örnek : 1 g havaya 12 cal ısı verilirse havanın sıcaklığındaki değişiklik ne kadar olur? c

hava

= 0.24 cal/g

o

C

Q = m x c x ΔT ΔT = Q / (m x c) ΔT = 12 cal / (1 g x 0.24 cal/g o

C )

ΔT =

48 o C

ÖRNEK

Sıcak su torbası 65°C sıcaklıkta 750 g su içermektedir.

Sıcak su torbasına sarılan bir kişi vücut sıcaklığıyla eşit olana kadar ısınıyor. Bu kişiye kaç kalori ısı transfer edilmiştir?

(37°C), suyun sıcaklığı Transfer edilen ısı = m x c (H 2 O) x  T = 750 g x 1.00 cal/g°C x (65-37) °C = 21 000 cal

Bir Soru

• Hangi kap daha fazla termal enerji içermektedir?

A 80ºC B 80ºC 400 mL 200 mL

Bir Soru daha

• Aşağıdakilerden hangisini 100°C’ye getirmek daha uzun zaman alır? Hangisi daha geç soğur?

Spesifik Isı (J/(kg·K))

Su Alkol Aluminyum Karbon (grafit) Kum Demir Bakır Gümüş 4184 2450 920 710 664 450 380 235 50 g Al 50 g Cu

Isı Transferi

A 80ºC B 10ºC

Besinlerin Kalori Değerleri

Karbohidrat = 4 kcal/g Yağ = 9 kcal/g Protein= 4 kcal/g

LecturePLUS Timberlake 99 27

Yiyecek

Elma Sığır Eti Ekmek Peynir Balık Hamburger Süt Patates

Su

84,3 54,3 39,0 37,0 76,6 40,9 87,6 80,5

Protein

0,3 23,6 7,8 26,6 21,4 15,8 3,3 1,4

% Bileşim Yağ

0 21,1 1,7 33,5 1,2 14,2 3,8 0,1

Spesifik Entalpi kj/g K.hidrat

11,9 0 49,7 0 0 29,1 4,7 19,7 2,5 13,1 12,6 17,0 3,1 17,3 2,6 3,5

Yüzme (3 km/h) Hafif Koşu (9 km/h) Tenis Oynama (tekler) Bisiklete binme (16 km/h) Yürüme (6 km/h) Dans etme Yürüme (mph) Gezme Oturma Yatakta Yatma

500

415

375

310

300

250 1450 1650

1750 2000

1250

1500

1250

1500

1050

1250

830

1000

2500

3010 Harcanan enerji (kj/h)

Erkek (70 kg) Bayan (58 kg)

Isı Transfer Şekilleri

Kondüksiyon Konveksiyon Radyasyon

Kondüksiyon ile Isı Transferi

KONVEKSİYON

Özetle…

Fok, penguen gibi hayvanlar soğuk iklimde nasıl yaşamaktadırlar?

Isı Yalıtımı: Enerji akışını yavaşlatmakla olur

Günlük Hayattan Isı İzolasyon Örnekleri

ENTALPİ

• Sabit basınç altında gerçekleşen reaksiyonlarda absorplanan veya açığa çıkan ısı entalpi terimi ile ifade edilir.  H=qp • İç enerji  U=qv nedir?

 H =  U + P  V ya da H = U+ P V

Bir reaksiyonun entalpisini nasıl hesaplarım hocam?

Hal değişimine eşlik eden entalpi değişimleri

Buharlaşma için molar entalpi:

H 2 O (s) → H 2 O(g)  H = 44.0 kJ T=298 K

Erime için molar entalpi

H 2 O (k) → H 2 O(s)  H = 6.01 kJ T=273.15 K Prentice-Hall © 2002 General Chemistry: Chapter 7 Slide 41 of 50

Hess Kanunu

•  H değerleri birbiri ile kıyaslanabilir, aynı koşullar altında ölçülen ∆H değerleri toplanıp çıkarılabilir.

• Kimyasal tepkime entalpisi tepkimenin bir yada çok basamaklı olmasından bağımsızdır.



H’ın dolaylı olarak belirlenmesi: Hess Kanunu

NO(g) + ½O 2 (g) → NO 2 (g) N 2 (g) + O 2 (g) → 2 NO(g)  H = -57.07 kJ  H = +180.50 kJ • 2. Reaksiyonun katsayılarını ikiye bölersem ½N 2 (g) + ½O 2 (g) → NO(g)  H = +90.25 kJ •

TOPLAM

NO(g) + ½O 2 (g) → NO 2 (g) ½N 2 (g) + ½O 2 (g) → NO(g)

½N 2 (g) + O 2 (g) → NO 2 (g)

 H = -57.07 kJ  H = +90.25 kJ 

H = +33.18 kJ

Soru

4NH 3 (g) + 5O 2 (g)  4NO(g) + 6 H 2 O(s) reaksiyonun entalpisini aşağıdaki reaksiyon entalpilerini kullanarak hesaplayınız • • • N 2 (g) + 3H 2 (g)  N 2 (g) + O 2 (g)  2H 2 (g) + O 2 (g)  2 NH 3 (g) 2NO(g) 2H 2 O(s) ∆ H = -92,22kJ ∆ H = +180,5kJ ∆ H = -571,6kJ

Soru

Kalsiyum karbid’in (CaC 2 ) su ile reaksiyonundan asetilen (C 2 H 2 ) elde edilir.

CaC 2 (k) + 2 H 2 O (s)  C 2 H 2 (g) + Ca(OH) 2 (k)

∆ H = -128,0 kJ/mol

3,5g CaC2 125ml H 2 O ile reaksiyona girdiğinde açığa çıkan enerjiyi hesaplayınız?

Soru

C(k) + O 2 (g) → CO 2 (g) ΔH = - 393,5 kJ CH 4 (g) + 2 O 2 (g) → CO 2 (g) + 2H 2 O ΔH = - 802,3 kJ C 8 H 18 (s) + 25/2 O 2 (g) → 8CO 2 (g) + 9H 2 O ΔH = -5074,1 kJ Olduğuna göre kömür, metan, oktan yakıtlarından hangisinin daha çevreci olduğunu söylersiniz?

Soru

Dimetilhidrazin (N2H2(CH3)2) roket yakıtı olarak kullanılmakta ve oksijen ile yakıldığında aşağıdaki reaksiyonu vermektedir.

½ N2H2(CH3)2+ 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g) + ½ N2(g) ∆H = -898,1kJ 1,00g N2H2(CH3)2(s) açık bir kapta yandığında açığa çıkacak ısıyı hesaplayınız.

(H:1,0 g/mol N: 14,0 g/mol O: 16,0 g/mol C: 12,0 g/mol) (R= 8,314J/mol K R=0,082 L atm /mol K R= 1,987 cal/mol K)

SU ALKOL