பாடங்கள் · அலகு 5 · விரைவு திரும்பப் பார்வை

அலகு 5 — விரைவு திரும்பப் பார்வை

கையில் உள்ள நேரத்திற்கு ஏற்ப ஒரு முறையைத் தெரிவு செய்க. தேர்வுக்கு முந்தைய இரவு முறையில் அதிக மதிப்பெண் தரும் புள்ளிகள் மட்டுமே தொகுக்கப்பட்டுள்ளன.

1 நிமிடம் — அத்தியாவசிய சக்தியியல் சமன்பாடுகள்

வெப்பவுள்ளுறை மாற்றம்: ΔH = H_{விளைவுகள்} − H_{தாக்கிகள்}.
புறவெப்பம்: ΔH < 0 (வெப்பம் வெளிவிடப்படுகின்றது). அகவெப்பம்: ΔH > 0 (வெப்பம் அகத்துறிஞ்சப்படுகின்றது).
நியம நிலை: 298 K, 1 bar; கரைசல் செறிவு 1 mol dm⁻³. மூலகத்தின் ΔH_f° = 0.
கலோரிமானம்: q = mcΔT; c(நீர்) = 4.18 J g⁻¹ K⁻¹; ΔH = −q ÷ n.
எசுவின் விதி: ΔH_{தாக்கம்}° = Σ ΔH_f°(விளைவுகள்) − Σ ΔH_f°(தாக்கிகள்).
பிணைப்புச் சக்தி: ΔH = Σ E(உடைக்கப்படும்) − Σ E(உருவாகும்).
போன்-ஏபர் சக்கரம்: ΔH_f° = ΔH_at(M) + IE(M) + ΔH_at(X) + EA(X) + U.
சாலகச் சக்தி: |U| ∝ |q⁺ × q⁻| ÷ (r⁺ + r⁻); ஏற்றம் கூட அல்லது அயன் சிறுக்க → |U| கூடும்.
எந்திரப்பி: எழுமாற்றுத் தன்மையின் அளவீடு; வாயு > திரவம் > திண்மம்.
கிப்ஸின் சுயாதீன சக்தி: ΔG = ΔH − TΔS; T கெல்வினில்.
சுயாதீன தன்மை: ΔG < 0 சுயமாக நிகழும்; ΔG = 0 சமநிலை; ΔG > 0 சுயமாக நிகழாது.

1. அடிப்படைப் பதங்கள் (≈ 50 நொடி)

கற்பதற்காக அகிலத்திலிருந்து தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட பகுதியே தொகுதி; வெளியே உள்ளதும் அதனுடன் இடைத்தாக்கம் அடையக் கூடியதுமான யாவும் சூழல்; இரண்டையும் வேறாக்கும் விளிம்பே எல்லை.
திறந்த தொகுதி சக்தியையும் சடப்பொருளையும் பரிமாற்றுகின்றது; மூடிய தொகுதி சக்தியை மட்டும் பரிமாற்றுகின்றது; தனிமைப்படுத்திய தொகுதி இரண்டையும் பரிமாற்றுவதில்லை.
விரிவியல்பு திணிவில் தங்கியுள்ளது (கனவளவு, திணிவு, வெப்பவுள்ளுறை); செறிவியல்பு திணிவில் தங்கியிராது (வெப்பநிலை, அடர்த்தி).
நிலைத் தொழிற்பாடு என்பது தொடக்க, இறுதி நிலைகளில் மட்டுமே தங்கியுள்ள ஓர் இயல்பு; எடுக்கப்படும் பாதையில் தங்கியிராது. H, S, G ஆகியன நிலைத் தொழிற்பாடுகள்.

2. வெப்பவுள்ளுறை மாற்றங்களும் நியம வெப்பவுள்ளுறைகளும் (≈ 1 நிமிடம்)

மாறா அமுக்கத்தில் ஏற்படும் வெப்ப மாற்றமே வெப்பவுள்ளுறை மாற்றம் ΔH ஆகும். தொகுதி வெப்பத்தை வெளியேற்றினால் புறவெப்பம் (ΔH < 0); அகத்துறிஞ்சினால் அகவெப்பம் (ΔH > 0).
நியம தோன்றல் வெப்பவுள்ளுறை: நியம நிலையில் உள்ள மூலகங்களிலிருந்து 1 மூல் சேர்வை உருவாதல்.
நியம தகன வெப்பவுள்ளுறை: 1 மூல் பதார்த்தம் ஒட்சிசனில் முழுமையாக எரிதல் — எப்போதும் மறைப் பெறுமானம்.
நியம நடுநிலையாக்கல் வெப்பவுள்ளுறை: H⁺ உம் OH⁻ உம் சேர்ந்து 1 மூல் நீர் உருவாதல் (வலுவமிலம்-வலுவமூலத்திற்கு ≈ −57 kJ mol⁻¹).
நியம அணுவாதல் வெப்பவுள்ளுறை: ஒரு மூலகத்திலிருந்து 1 மூல் வாயு நிலை அணுக்கள் உருவாதல் — எப்போதும் நேர்ப் பெறுமானம்.

3. கலோரிமானம் (≈ 40 நொடி)

ஒரு தாக்கத்தின் வெப்ப மாற்றத்தை அளக்கப் பயன்படும் சமன்பாடு q = mcΔT.
m என்பது வெப்பத்தை அகத்துறிஞ்சும் நீரின் (அல்லது கரைசலின்) திணிவு; c = 4.18 J g⁻¹ K⁻¹; ΔT வெப்பநிலை மாற்றம்.
ஒரு மூலுக்கான வெப்பவுள்ளுறை மாற்றம் ΔH = −q ÷ n; புறவெப்பத் தாக்கத்திற்கு மறைக் குறி.
கரைசலின் திணிவைப் பயன்படுத்த வேண்டும், கரைபொருளின் திணிவை அல்ல.

4. எசுவின் விதியும் பிணைப்புச் சக்தியும் (≈ 1 நிமிடம்)

எசுவின் விதி: வெப்பவுள்ளுறை மாற்றம் தொடக்க, இறுதி நிலைகளில் மட்டுமே தங்கியுள்ளது, எடுக்கப்படும் பாதையில் அல்ல.
ஒரு வெப்ப இரசாயனச் சமன்பாட்டைத் திருப்பும்போது ΔH இன் குறி மாறும்; குணகத்தால் பெருக்கும்போது ΔH உம் அதே குணகத்தால் பெருக்கப்படும்.
தோன்றல் வெப்பவுள்ளுறை வழியில்: ΔH_{தாக்கம்}° = Σ ΔH_f°(விளைவுகள்) − Σ ΔH_f°(தாக்கிகள்).
பிணைப்புச் சக்தி வழியில்: ΔH = Σ E(உடைக்கப்படும் பிணைப்புகள்) − Σ E(உருவாகும் பிணைப்புகள்) — தோன்றல் வழிக்கு எதிர் வரிசை. பிணைப்பு உடைத்தல் அகவெப்பம், பிணைப்பு உருவாக்கம் புறவெப்பம்.

5. சாலக வெப்பவுள்ளுறை — போன்-ஏபர் சக்கரம் (≈ 50 நொடி)

சாலகச் சக்தி என்பது வாயு நிலை அயன்களிலிருந்து 1 மூல் அயனத் திண்மம் உருவாகும்போது ஏற்படும் வெப்பவுள்ளுறை மாற்றமாகும் — பெரிய மறைப் பெறுமானம்.
போன்-ஏபர் சக்கரம் எசுவின் விதியை ஓர் அயனச் சேர்வைக்குப் பயன்படுத்தும் வட்டச் சக்கரமாகும்.
படிகள்: அணுவாதல் வெப்பவுள்ளுறை + அயனாக்கற் சக்தி + இலத்திரன் ஏற்றல் வெப்பவுள்ளுறை + சாலகச் சக்தி; இவற்றின் கூட்டுத்தொகை நியம தோன்றல் வெப்பவுள்ளுறைக்குச் சமம்.
சாலகச் சக்தியின் பருமன் ஏற்றத்துடன் அதிகரிக்கின்றது, அயன் ஆரையுடன் குறைகின்றது: MgO > NaCl; LiF > LiI.

6. சுயாதீன தன்மை — எந்திரப்பியும் கிப்ஸின் சக்தியும் (≈ 1 நிமிடம்)

எந்திரப்பி (S) தொகுதியின் எழுமாற்றுத் தன்மையின் அளவீடு; வாயு > திரவம் > திண்மம்; வெப்பநிலை உயர எந்திரப்பி அதிகரிக்கின்றது.
ஒரு தாக்கத்தின் சுயாதீன தன்மையை வெப்பவுள்ளுறை மாற்றமும் எந்திரப்பி மாற்றமும் சேர்ந்தே தீர்மானிக்கின்றன.
கிப்ஸின் சுயாதீன சக்தி ΔG = ΔH − TΔS; இது நிலைத் தொழிற்பாடு; T தனி வெப்பநிலையைக் (கெல்வின்) குறிக்கின்றது.
மாறா வெப்ப அமுக்க நிலையில்: ΔG < 0 சுயமாக நிகழும்; ΔG = 0 சமநிலை; ΔG > 0 சுயமாக நிகழாது.

பயிற்சி 1: கலோரிமானம் (3 நி)

150 g நீர் கொண்ட கலோரிமானியில் ஒரு தாக்கம் நிகழ்கின்றது; நீரின் வெப்பநிலை 24.0 °C இலிருந்து 30.0 °C ஆக உயர்கின்றது. 0.030 mol தாக்கி பயன்படுத்தப்பட்டது. q = mcΔT = 150 × 4.18 × 6.0 = 3 762 J. ΔH = −q ÷ n = −3 762 ÷ 0.030 = −125 400 J mol⁻¹ ≈ −125 kJ mol⁻¹ (புறவெப்பத் தாக்கம்).

பயிற்சி 2: எசுவின் விதி — சமன்பாட்டை மாற்றுதல் (3 நி)

C(s) + 2H₂(g) → CH₄(g) தாக்கத்தின் ΔH ஐக் கணிக்க.
C(s) + O₂(g) → CO₂(g); ΔH = −394 kJ mol⁻¹.
H₂(g) + ½O₂(g) → H₂O(l); ΔH = −286 kJ mol⁻¹.
CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(l); ΔH = −890 kJ mol⁻¹.
ΔH_f°(CH₄) = ΔH_c°(C) + 2 × ΔH_c°(H₂) − ΔH_c°(CH₄) = −394 + (2 × −286) − (−890) = −394 − 572 + 890 = −76 kJ mol⁻¹.

பயிற்சி 3: பிணைப்புச் சக்தி (3 நி)

H₂(g) + Br₂(g) → 2HBr(g) தாக்கத்தின் ΔH ஐக் கணிக்க. E(H–H) = 436, E(Br–Br) = 193, E(H–Br) = 366 kJ mol⁻¹. உடைக்கப்படும் பிணைப்புகள் = 436 + 193 = 629 kJ mol⁻¹. உருவாகும் பிணைப்புகள் = 2 × 366 = 732 kJ mol⁻¹. ΔH = Σ E(உடைப்பு) − Σ E(உருவாக்கம்) = 629 − 732 = −103 kJ mol⁻¹.

பயிற்சி 4: போன்-ஏபர் சக்கரம் (3 நி)

பொத்தாசியம் குளோரைட்டின் (KCl) சாலகச் சக்தி U ஐக் கணிக்க. ΔH_f°(KCl) = −437; ΔH_at(K) = +89; IE₁(K) = +419; ΔH_at(Cl) = +122; EA(Cl) = −349 kJ mol⁻¹. ΔH_f° = ΔH_at(K) + IE₁(K) + ΔH_at(Cl) + EA(Cl) + U. −437 = 89 + 419 + 122 + (−349) + U → −437 = 281 + U → U = −718 kJ mol⁻¹.

பயிற்சி 5: கிப்ஸின் சுயாதீன சக்தி (3 நி)

ஒரு தாக்கத்திற்கு ΔH = −92 kJ mol⁻¹ உம் ΔS = −198 J K⁻¹ mol⁻¹ உம் ஆகும். 298 K இல் ΔG ஐக் கணிக்க. ΔS = −0.198 kJ K⁻¹ mol⁻¹. ΔG = ΔH − TΔS = −92 − (298 × −0.198) = −92 + 59.0 = −33 kJ mol⁻¹. ΔG மறையாக இருப்பதால் 298 K இல் தாக்கம் சுயமாக நிகழும். (ΔH மறை, ΔS மறை — தாழ் வெப்பநிலையில் சுயமாக நிகழும் வகை.)

அத்தியாவசிய சமன்பாடுகள் — அட்டவணை (1 நி)

கருத்து / அளவு	சமன்பாடு	குறிப்பு
வெப்பவுள்ளுறை மாற்றம்	ΔH = H_{விளைவு} − H_{தாக்கி}	புறவெப்பம் ΔH < 0
கலோரிமானம்	q = mcΔT	c(நீர்) = 4.18 J g⁻¹ K⁻¹
மூலுக்கான ΔH	ΔH = −q ÷ n	மூல் எண்ணிக்கை n
எசுவின் விதி (தோன்றல்)	Σ ΔH_f°(விளைவு) − Σ ΔH_f°(தாக்கி)	மூலகத்தின் ΔH_f° = 0
பிணைப்புச் சக்தி	Σ E(உடைப்பு) − Σ E(உருவாக்கம்)	வாயு நிலைக்கு மட்டும்
போன்-ஏபர் சக்கரம்	ΔH_f° = ΔH_at + IE + ΔH_at + EA + U	U ஐத் துணிக
சாலகச் சக்தி (போக்கு)	\|U\| ∝ \|q⁺q⁻\| ÷ (r⁺ + r⁻)	ஏற்றம் ↑, ஆரை ↓ → \|U\| ↑
கிப்ஸின் சுயாதீன சக்தி	ΔG = ΔH − TΔS	T கெல்வினில்
சுயாதீன தன்மை	ΔG < 0 சுயமாக நிகழும்	ΔG = 0 சமநிலை

🌙 தேர்வுக்கு முந்தைய இரவு — அலகு 5, அதிக மதிப்பெண் தரும் புள்ளிகள்

ΔH இன் குறி: புறவெப்பம் ΔH < 0 (வெப்பம் வெளிவிடப்படுகின்றது, சூழல் வெப்பமடைகின்றது); அகவெப்பம் ΔH > 0 (வெப்பம் அகத்துறிஞ்சப்படுகின்றது). குறியை மறப்பதே மிக அடிக்கடி நிகழும் தவறு.
நிலைத் தொழிற்பாடு: ΔH, S, G ஆகியன தொடக்க, இறுதி நிலைகளில் மட்டுமே தங்கியுள்ளன; இதுவே எசுவின் விதியின் அடிப்படை.
கலோரிமானம்: q = mcΔT; c(நீர்) = 4.18 J g⁻¹ K⁻¹; ΔH = −q ÷ n. கரைசலின் திணிவைப் பயன்படுத்துக.
நியம நிலை: 298 K, 1 bar; கரைசல் செறிவு 1 mol dm⁻³. நியம நிலையில் உள்ள மூலகத்தின் ΔH_f° = 0.
நியம வெப்பவுள்ளுறைகளின் வரைவிலக்கணங்களை சரியான சொற்களில் எழுதுங்கள் — தோன்றல், தகனம், நடுநிலையாக்கல், அணுவாதல்.
எசுவின் விதி (தோன்றல் வழி): ΔH_{தாக்கம்}° = Σ ΔH_f°(விளைவுகள்) − Σ ΔH_f°(தாக்கிகள்).
சமன்பாட்டை மாற்றுதல்: திருப்பும்போது ΔH இன் குறி மாறும்; குணகத்தால் பெருக்கும்போது ΔH உம் பெருகும்.
பிணைப்புச் சக்தி: ΔH = Σ E(உடைக்கப்படும்) − Σ E(உருவாகும்) — தோன்றல் வழிக்கு எதிர் வரிசை. பிணைப்பு உடைத்தல் +, பிணைப்பு உருவாக்கம் −.
போன்-ஏபர் சக்கரம்: ΔH_f° = ΔH_at(M) + IE(M) + ΔH_at(X) + EA(X) + U. M²⁺ எனில் IE₁ + IE₂; X²⁻ எனில் EA₁ + EA₂.
EA₂ நேர்ப் பெறுமானம் — எதிர் அயனுடன் இன்னோர் இலத்திரனைச் சேர்க்கச் சக்தி தேவை.
சாலகச் சக்தி: பெரிய மறைப் பெறுமானம்; |U| ∝ |q⁺q⁻| ÷ (r⁺ + r⁻). MgO > NaCl; LiF > LiI.
எந்திரப்பி: எழுமாற்றுத் தன்மை; வாயு > திரவம் > திண்மம். வாயு மூல்கள் கூடின் ΔS > 0.
கிப்ஸின் சுயாதீன சக்தி: ΔG = ΔH − TΔS; T எப்போதும் கெல்வினில். ΔH (kJ) உம் TΔS (kJ) உம் ஒரே அலகுக்கு மாற்றுக.
சுயாதீன தன்மை: ΔG < 0 சுயமாக நிகழும்; ΔG = 0 சமநிலை; ΔG > 0 சுயமாக நிகழாது.
ΔH/ΔS அட்டவணை: (− , +) எல்லா T இலும்; (+ , +) உயர் T இல்; (− , −) தாழ் T இல்; (+ , −) எந்த T இலும் சுயமாக நிகழாது.

இரவு செய்ய வேண்டாதது

புதிய தலைப்பைப் படிக்க வேண்டாம்; புதிய முழு வினாத்தாளை முயல வேண்டாம். மேலுள்ள சமன்பாட்டு அட்டவணையை ஒரு முறை எழுதிப் பாருங்கள், ΔH இன் குறியையும் "உடைக்கப்படும் − உருவாகும்" எனும் வரிசையையும் மனதில் நிறுத்துங்கள், பின் தூங்குங்கள். சக்தியியல் கணிப்பு வினாக்களில் ΔS ஐ kJ க்கு மாற்றி, T ஐக் கெல்வினில் இடுவதை மறக்காதீர்கள். 6 மணி தூக்கம் 2 மணி கூடுதல் படிப்பைவிடச் சிறந்தது.

வெப்பவியக்கவியல் மதிப்பாய்வு
*Thermodynamics — revision*
Credit: Wikimedia Commons · CC BY-SA 4.0
📖 மேலதிக தகவல் / More on Wikipedia →

← அலகு 5