أسئلة: تغيرات الحالة

الإجابة الصحيحة: 298 K

باستخدام العلاقة $T(K) = t(°C) + 273$، نجد أن $25 + 273 = 298 K$.

الإجابة الصحيحة: تغيير ترتيب الجسيمات

أثناء تغير الحالة، تستهلك الطاقة الممتصة في التغلب على قوى التجاذب وتغيير ترتيب الجسيمات دون زيادة طاقتها الحركية.

الإجابة الصحيحة: 3.0 kJ

كمية الحرارة $Q = n \times \text{حرارة الانصهار} = 0.5 \times 6.0 = 3.0 kJ$.

الإجابة الصحيحة: الرابطة الهيدروجينية

الرابطة الهيدروجينية أقوى من قوى فان درفالز وتتكون بين جزيئات الماء مما يرفع درجة غليانه.

الإجابة الصحيحة: 10 K

عند التعبير عن فرق في درجة الحرارة، فإن القيمة العددية بالكلفن تساوي القيمة العددية بالدرجة المئوية.

الإجابة الصحيحة: 4200 J

$Q = m \cdot c \cdot \Delta t = 50 \times 4.2 \times 20 = 4200 J$.

الإجابة الصحيحة: الكتلة الجزيئية النسبية

قوى فان درفالز تزداد بزيادة الكتلة الجزيئية النسبية للجزيئات.

الإجابة الصحيحة: $H_2O$

يحتوي الماء على روابط هيدروجينية قوية بين جزيئاته، مما يجعله الأعلى غليانًا مقارنة بالبقية.

الإجابة الصحيحة: حرارة التبخر

حرارة التبخر هي كمية الحرارة اللازمة لتحويل $1 mol$ من المادة من الحالة السائلة إلى الغازية.

الإجابة الصحيحة: الجزيئات غير القطبية

في حال تقارب الكتل، تكون القطبية عاملًا إضافيًا لزيادة قوى التجاذب مقارنة بالمواد غير القطبية.

الإجابة الصحيحة: kJ/mol

تقاس حرارة الانصهار والتبخر لكل مول من المادة بوحدة kJ/mol.

الإجابة الصحيحة: أصغر

السعة الحرارية النوعية للبخار (2.1) أقل من السعة الحرارية النوعية للماء السائل (4.2).

الإجابة الصحيحة: $91.07\ \text{kJ}$

تسخين الماء: $36\times4.2\times60=9072\ \text{J}\approx9.07\ \text{kJ}$، ثم التبخير: $2.0\ \text{mol}\times41=82\ \text{kJ}$، والمجموع $91.07\ \text{kJ}$. الخيار $1485$ ينتج من ضرب الكتلة بالجرام في حرارة التبخر المولية.

الإجابة الصحيحة: $\text{SiO}_2$ لأنه بلورة تساهمية شبكية يتطلب غليانه كسر روابط تساهمية

$\text{CO}_2$ بلورة جزيئية تتماسك بقوى فان درفالز الضعيفة، أما $\text{SiO}_2$ فشبكة من الروابط التساهمية القوية.

الإجابة الصحيحة: تُمتص حرارة التبخر ويتحول السائل إلى غاز مع ثبات درجة الحرارة

الأجزاء الأفقية تمثل تغيرات الحالة؛ الأول الانصهار والثاني الغليان، والحرارة الممتصة فيهما حرارة كامنة.

لأن الطاقة الحرارية الممتصة لا تُستخدم في زيادة الطاقة الحركية للجسيمات (وبالتالي لا ترتفع درجة الحرارة)، بل تُستخدم بالكامل في التغلب على قوى التجاذب بين الجسيمات وتغيير ترتيبها من الحالة الصلبة إلى السائلة أو من السائلة إلى الغازية.

أولاً نحسب عدد المولات: $n = 36 / 18 = 2 mol$. ثم نحسب كمية الحرارة: $Q = n \times \text{حرارة التبخر} = 2 \times 41 = 82 kJ$.

لأن جزيئات الماء قادرة على تكوين روابط هيدروجينية قوية بين جزيئاتها بسبب وجود ذرة الأكسجين عالية السالبية الكهربية المرتبطة بالهيدروجين، بينما لا يستطيع $H_2S$ تكوين روابط هيدروجينية، مما يجعل قوى التجاذب في الماء أقوى بكثير.

يتم تقسيم العملية إلى مراحل: 1) تسخين الثلج ($Q=mc\Delta t$). 2) صهر الثلج ($Q=n \times \Delta H_{fus}$). 3) تسخين الماء السائل ($Q=mc\Delta t$). 4) تبخير الماء ($Q=n \times \Delta H_{vap}$). ثم تُجمع النتائج للحصول على الحرارة الكلية.

الرابطة الهيدروجينية أقوى بكثير من قوى فان درفالز. كلما زادت قوة هذه الروابط بين الجزيئات، تطلب الأمر طاقة أكبر (حرارة أعلى) للتغلب عليها وفصل الجزيئات عن بعضها، مما يؤدي إلى ارتفاع درجتي الانصهار والغليان للمادة.

باستخدام القانون $Q = m \cdot c \cdot (t_2 - t_1)$: $Q = 100 \times 2.0 \times (70 - 20) = 100 \times 2.0 \times 50 = 10000 J = 10 kJ$.