வெப்ப இயக்கவியல் – II (Thermodynamics – II) மூன்று மதிப்பெண்

1. 300K -ல் ஒரு வினையின் ΔH மற்றும் ΔS-ன் மதிப்புகள்முறையே –10 k.cal mole–1 மற்றும் 20 cal.deg–1mole–l ஆகும். வினையின் ΔG மதிப்பை கணக்கிடு. வினையின் தன்மையை நிர்ணயிக்கவும்.

ΔH = –10 k.cal mole–1 = –10,000 cal mole–1

ΔS = 20 cal.deg–1mole–l

T = 300 K

ΔG = ΔH – TΔS

ΔG = –10,000 – (20 x 300)

ΔG = –16,000 cal. mole–l

300 K - ல் வினையின் ΔG மதிப்பானது (–) எதிர் குறியை (< 0) பெற்றுள்ளது. எனவே வினையானது 300 K -ல் தன்னிச்சையானதாகும் / நிகழக்கூடியதாகும் / சாத்தியமானதாகும் / மீளாத் தன்மையை உடையதாகும்.

2. நீர் (373K)  →  நீராவி (373K) என்ற செயல்முறையில் என்ட்ரோபி மாற்றத்தைக் கணக்கிடு. ΔHvap = 40850 J mol–1

H2O(l)    →   H2O(g)

நீர்       273 K நீராவி       

ΔSvap = ΔHvap / Tb (K)

     = 40850 J.mol–1 / 373 K

ΔSvap = 109.52 J.mole–1K–1

3. ஒரு வெப்ப இயந்திரம் 110°C மற்றும் 25°C வெப்பநிலைகளுக்கு இடையில் செயல்படுகிறதெனில் அதன் அதிகபட்ச சதவீத திறனைக் கணக்கிடு.

தொடக்க வெப்பநிலை, T1 = 110°C = (273 + 110) K = 383 K

இறுதி வெப்பநிலை, T2 = 25°C = (273 + 25) K = 298 K

சதவீத திறன், η = [T1 – T2 / T1] x 100

         = [383 – 298 / 383] x 100

        = [85 / 383] x 100

சதவீத திறன், η = 22.19 %

4. நல்லியல்புத்தன்மையில் செயல்படும் CCl4 ன் மோலார் ஆவியாதல் வெப்பநிலையைக் கணக்கிடு.  (CCl4 ன் கொதிநிலை 76.7°C மற்றும் ΔS = 87.864 J)

ΔSvap = ΔH vap / Tb (K)

     ΔHvap = ΔS vap x Tb (K)

     ΔHvap = 87.864 J x (273 + 76.7) K

      = 87.864 J x 349.7 K = 30726 J.K–1

             ΔHvap = 30.726 kJ.K–1.mol–1

5. வெப்ப இயக்கவியல் இரண்டாம்விதி பற்றிய என்ட்ரோபி கூற்றை எழுதுக. என்ட்ரோபி அலகுகளைக் கூறு.

என்ட்ரோபியை அதிகரிக்கக்கூடிய செயல்முறையானது தன்னிச்சையானதாகும்.

என்ட்ரோபியின் அலகு:

கலோரி/டிகிரி/மோல் அல்லது eu/மோல் எனப்படுகிறது.

cgs அலகில் cal.K–1.mol–1 என்பது eu.mol–1 ஆகும்.

SI அலகில் JK–1.mol–1 அதாவது 1 eu = 4.184 EU ஆகும்.

6. வெப்ப இயக்கவியல் இரண்டாம்விதி பற்றிய கெல்வின் கூற்றை எழுதுக.

ஒரு முழுமையான சுற்றில் ஒரு பொருளிலிருந்து வெப்பத்தை உறிஞ்சி, அமைப்பில் எத்தகைய சிறு மாற்றத்தையும் ஏற்படுத்தாமல், முழுமையாக வேலையாக மாற்றக் கூடிய ஓர் இயந்திரத்தை வடிவமைக்க இயலாது.

7. ΔG எவ்வாறு ΔH மற்றும் ΔS வுடன்தொடர்புகொண்டுள்ளது. ΔG = 0 என்பதன் பொருள் என்ன?

ΔG = ΔH – TΔS

இதில்,

ΔG = கிப்ஸ் கட்டிலா ஆற்றல் மாற்றம்

ΔH = அமைப்பின் என்தால்பி மாற்றம்

   T = வெப்பநிலை (கெல்வினில்).

ΔS = அமைப்பின் என்ட்ரோபி மாற்றம்

ΔG = 0 ஆக உள்ளபோது, செயல்முறையானது சமநிலையை உடையது.

8. வெப்ப இயக்கவியல் இரண்டாம்விதி பற்றிய கிளாசியஸ் கூற்றை எழுதுக.

எத்தகைய வேலையும் செய்யாமல் வெப்பத்தை குளிர்ந்த பொருளிலிருந்து மற்றொரு சூடான பொருளுக்கு மாற்றுவது இயலாது.

9. டிரவுட்டன் விதியைக் கூறு.

ஒர் நீர்மத்தின் ஆவியாதல் வெப்பத்தை (ΔHvap) (கலோரி/மோல்) அதன் கொதிநிலையால் (கெல்வினில்) வகுக்கும்போது 21 கலோரி.டிகிரி–1.மோல்–1 என்ற மாறாத மதிப்பு கிடைக்கிறது.

ΔSvap = ΔHvap / Tb (K) = 21 கலோரி.டிகிரி–1.மோல்–1 

10. CHCl3 ன் கொதிநிலை 61.5oC ஆகும். நல்லியல்புத்தன்மையில் செயல்படும் CHCl3 ன்  மோலார் ஆவியாதல் வெப்பநிலையைக் கணக்கிடு.

ΔSvap = ΔHvap / Tb (K)

ΔHvap = ΔSvap x Tb (K)

ΔHvap = 87.864 J x (273 + 61.5) K                        [ ∵ 21cal x 4.184 = 87.864 J

            = 87.864 J x 334.5 K = 29390 J.K–1

ΔHvap = 29.39 kJ.K–1.mol–1

11. டிரவுட்டன் விதியிலிருந்து விலகல் அடைந்துள்ள சேர்மங்கள் யாவை?

1.  ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஹீலியம் போன்ற குறைந்த கொதிநிலை கொண்ட நீர்மங்கள். இவற்றின் கொதிநிலை 0 K - ஐ விட மிகச் சிறிதளவே உயர்ந்திருக்கும்.

2.  நீர் மற்றும் ஆல்கஹால் போன்ற முனைவுற்ற சேர்ம்ங்கள் ஹைட்ரஜன் பிணைப்பை கொண்டிருப்பதால், அதிகபட்ச கொதிநிலைகளையும், அதிகபட்ச ΔH ஆவியாதல் மதிப்பையும் பெற்றுள்ளன.

3.  அசிட்டிக் அமிலம் போன்ற நீர்மத்தின் மூலக்கூறுகள் ஆவி நிலைமையில் பகுதியாக அயனியாவதால், மிகக்குறைந்த ஆவியாதல் என்ட்ரோபியை பெற்றுள்ளன.

12. என்ட்ரோபி என்றால் ஏன்ன? என்ட்ரோபியின் அலகை எழுதுக.

என்ட்ரோபி என்பது ஒழுங்கற்றதன்மையை அளவிடும் பண்பு
அல்லது
ஓர் அமைப்பில் மூலக்கூறுகளின் ஒழுங்கற்றதன்மையை குறிக்கிறது.

அல்லது

என்ட்ரோபி சார்பு ‘S’ என்பது உமிழப்படும் வெப்பத்திற்கும் (q) செயல் முறையின் வெப்பநிலைக்கும் (T) உள்ள விகிதமாகும். அதாவது, S = q / T

என்ட்ரோபியின் அலகு:

கலோரி/டிகிரி/மோல் அல்லது eu/மோல் எனப்படுகிறது.

cgs அலகில் cal.K–1.mol–1 என்பது eu.mol–1 ஆகும்.

SI அலகில் JK–1.mol–1 அதாவது 1 eu = 4.184 EU ஆகும்.

13. கிப்ஸ் கட்டிலா ஆற்றல் என்றால் ஏன்ன?

கணிதவியல் முறைப்படி,

  கிப்ஸ் கட்டிலா ஆற்றல் G = H – TS என வரையறுக்கபடுகிறது.

இதில்,

H =அமைப்பின் என்தால்பி அல்லது வெப்பக்கொள்ளளவு.

T = வெப்பநிலை (கெல்வினில்).

S = அமைப்பின் என்ட்ரோபி.

14. 100°C - ல் உள்ள ஓர் இயந்திரத்திற்கு 453.6 kcal வெப்பத்தை செலுத்தும்போது அதன் என்ட்ரோபி மாற்றத்திக் கணக்கிடு.

செலுத்தப்பட்ட வெப்பநிலை, Δq = 453.6 kcal

வெப்பநிலை, T = 100°C = (273 + 100) K = 373 K

என்ட்ரோபி மாற்றம், ΔS = ?

என்ட்ரோபி மாற்றம், ΔS = Δq / T (K)

                                  ΔS = 453.6 / 373 kcal K–1

                                        = 1216.1 cals K–1

  என்ட்ரோபி மாற்றம், ΔS = 1.216 kcal K–1

15. i) ΔG > 0? ii) ΔG < 0? iii) ΔG = 0? ஆக இருக்கும் போது செயல்முறையின் தன்மை யாது?

i. ΔG > 0, ΔG is + ve, செயல்முறையானது தன்னிச்சை செயல் அல்ல / தன்னிச்சையற்றது மற்றும் நிகழாது.

ii. ΔG < 0, ΔG is – ve, செயல்முறையானது தன்னிச்சையானது மற்றும் நிகழக்கூடியது.

iii. ΔG = 0, செயல்முறையானது சமநிலையை உடையது.

ΔG = ΔH – TΔS
ΔG < 0 / ΔG = – ve	முன்னோக்கு திசையில் தன்னிச்சையானது. →
ΔG > 0 / ΔG = + ve	முன்னோக்கு திசையில் தன்னிச்சையற்றது. ஆனால் பின்னோக்கு திசையில் தன்னிச்சையானது. ←
ΔG = 0	சமநிலையை உடையது. மாற்றமேதும் ஏற்படுவதில்லை. ↔

16. ஒரு வேதிவினையின் தன்னிச்சை செயல்முறைக்கான காரணங்களைக் கூறு.
ஒரு மதிப்பெண் ஐந்து மதிப்பெண்