Thermodynamics MCQ Quiz in বাংলা - Objective Question with Answer for Thermodynamics - বিনামূল্যে ডাউনলোড করুন [PDF]

ধারণা :

সংকটপূর্ণ তাপমাত্রা

• কোনও পদার্থের সংকটাপন্ন তাপমাত্রা হল সেই তাপমাত্রা যার উপরে এটি তরল হিসাবে বিদ্যমান থাকতে পারে না, প্রয়োগ করা চাপ নির্বিশেষে।
• ক্রান্তিকালীন তাপমাত্রার উপরে, পদার্থটি একটি সুপারক্রিটিকাল তরল হিসাবে বিদ্যমান যেখানে তরল এবং গ্যাসীয় পর্যায়গুলি আলাদা করা যায় না।
• সংকট তাপমাত্রায় এবং তার উপরে পদার্থের বেশ কিছু বৈশিষ্ট্য পরিবর্তিত হয়।

ব্যাখ্যা :

• ক্রান্তিকালীন তাপমাত্রার উপরে তাপমাত্রায়:
  • বিকল্প 1: একটি গ্যাসকে তরল করা যায় না কারণ অণুগুলির গতিশক্তি এত বেশি যে আন্তঃআণবিক শক্তি তাদের তরল অবস্থায় আনতে পারে না।
  • বিকল্প 3: তরল পর্যায়কে গ্যাসীয় পর্যায় থেকে আলাদা করা যায় না। কারণ পদার্থটি একটি সুপারক্রিটিকাল তরলে পরিণত হয়, যেখানে এটি তরল এবং গ্যাস উভয়েরই বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করে।
  • বিকল্প 4: চাপ বা আয়তনের সাথে পদার্থের ঘনত্ব ক্রমাগত পরিবর্তিত হয়। জটিল তাপমাত্রার নীচে তরল এবং গ্যাসের মধ্যে স্বতন্ত্র পর্যায় পরিবর্তনের বিপরীতে, সুপারক্রিটিকাল তরলের বৈশিষ্ট্যগুলি কোনও বিচ্ছিন্নতা ছাড়াই মসৃণভাবে পরিবর্তিত হয়।
• বিকল্প 1: তরলের পৃষ্ঠতল টান খুব বেশি হওয়া ভুল কারণ, সংকটপূর্ণ তাপমাত্রার উপরে, তরল এবং গ্যাসীয় পর্যায়গুলি পৃথক করা যায় না বলে পৃষ্ঠতল টান ধারণাটি অর্থহীন হয়ে পড়ে।

অতএব, সংকট তাপমাত্রার উপরে প্রযোজ্য বিবৃতিগুলি হল বিকল্প 1, 3, এবং 4

ধারণা:

প্রমাণ মুক্ত শক্তির পরিবর্তন (ΔG°)

• একটি বিক্রিয়ার জন্য প্রমাণ মুক্ত শক্তির পরিবর্তন (ΔG°) হল প্রমাণ অবস্থার (1 atm চাপ, 298 K তাপমাত্রা এবং সমস্ত বিক্রিয়ক এবং বিক্রিয়াজাত পদার্থের 1 M গাঢ়ত্ব) অধীনে বিক্রিয়া দ্বারা সম্পাদিত সর্বাধিক প্রতিবর্তনযোগ্য (reversible) কাজের পরিমাপ।
• প্রমাণ অবস্থায় ΔG° এবং সাম্য ধ্রুবক (K) এর মধ্যে সম্পর্ক নিম্নলিখিত সমীকরণ দ্বারা প্রদত্ত:

  ΔG° = -RT ln(K)

• যেখানে:
  • R হল সার্বজনীন গ্যাস ধ্রুবক (8.314 J/(mol·K))
  • T হল কেলভিন (K)-তে তাপমাত্রা
  • K হল সাম্য ধ্রুবক

ব্যাখ্যা:

• জলের প্রদত্ত বিয়োজন বিক্রিয়ায়:

  H2O⇌H+(aq. )+OH−(aq. )H2O⇌H+(aq. )+OH−(aq. )H2O⇌H+(aq. )+OH−(aq. )H2O⇌H+(aq. )+OH−(aq. ) $\left.\left.\mathrm{H}_2 \mathrm{O} \rightleftharpoons \mathrm{H}^{+} \text {(aq. }\right)+\mathrm{OH}^{-} \text {(aq. }\right)$

• প্রমাণ তাপমাত্রা এবং চাপে (STP), জলের বিয়োজনের জন্য সাম্য ধ্রুবক (K) হল:

  K = 1.0 x 10^-14

• জলের pH 7.0 দেওয়া আছে, আমরা নিম্নলিখিত সমীকরণ ব্যবহার করে ΔG° গণনা করতে পারি:
  • ΔG° = -RT ln(K)
  • R = 8.314 J/(mol·K) = 1.987 cal/(mol·K) (যেহেতু 1 J = 0.239 cal)
  • T = 298 K
  • K = 1.0 x 10^-14
  • ln(K) = ln(1.0 x 10^-14) = -32.2
  • ΔG° = -1.987 cal/(mol·K) x 298 K x (-32.2)
  • = 1.987 x 298 x 32.2 cal/mol
  • = 19091 cal/mol

অতএব, জলের বিয়োজন প্রক্রিয়ার জন্য প্রমাণ মুক্ত শক্তির পরিবর্তন (ΔG°) হল 19091 cal/mol।

ধারণা:

1. এনথালপি পরিবর্তন (ΔH):
   ΔH একটি বিক্রিয়ার সময় ধ্রুবক চাপে তাপ পরিবর্তনকে নির্দেশ করে।
2. অভ্যন্তরীণ শক্তি পরিবর্তন (ΔE):
   ΔE একটি সিস্টেমের মোট শক্তি পরিবর্তনকে নির্দেশ করে, ধ্রুবক আয়তনে তাপ এবং কাজ উভয়কেই অন্তর্ভুক্ত করে।
3. ΔH এবং ΔE এর মধ্যে সম্পর্ক:
   সম্পর্কটি নিম্নলিখিত সমীকরণ দ্বারা প্রদত্ত: ΔH = ΔE + Δ(PV)
   গ্যাসীয় বিক্রিয়াগুলির জন্য, Δ(PV) গ্যাসের মোল সংখ্যার পরিবর্তনের সাথে (Δn) সম্পর্কিত হতে পারে।
4. PV=nRT:
   গ্যাসের জন্য, ধ্রুবক তাপমাত্রা এবং চাপে, PV গ্যাসের মোল সংখ্যার (n) সাথে পরিবর্তিত হয়। অতএব, Δ(PV) কে ΔnRT হিসাবে আনুমানিক করা যেতে পারে।

ব্যাখ্যা:

Δ H = Δ E + Δ(PV)

Δ H = Δ E + Δ(nRT)

যখন পণ্যে মোল সংখ্যা বিক্রিয়কের মোল সংখ্যা থেকে কম

তাই, Δn =-ve

তাই, Δ H Δ E

1. ΔH সর্বদা ΔE থেকে বেশি:
   এই বিবৃতি সর্বদা সত্য নয়। সম্পর্কটি বিক্রিয়ায় গ্যাসের মোল সংখ্যার পরিবর্তনের উপর নির্ভর করে।
2. গ্যাসীয় পণ্যের মোল সংখ্যা যদি গ্যাসীয় বিক্রিয়কের মোল সংখ্যা থেকে বেশি হয় তবে ΔH
   এটি ভুল। যদি গ্যাসীয় পণ্যের মোল সংখ্যা বেশি হয়, ΔH ΔE থেকে বেশি হবে কারণ Δ(PV) ধনাত্মক হবে।
3. গ্যাসীয় পণ্যের মোল সংখ্যা যদি গ্যাসীয় বিক্রিয়কের মোল সংখ্যা থেকে কম হয় তবে ΔH
   এটি সঠিক। যদি গ্যাসীয় পণ্যের মোল সংখ্যা বিক্রিয়কের চেয়ে কম হয়, Δ(PV) ঋণাত্মক হবে, যার ফলে ΔH ΔE থেকে কম হবে।

উপসংহার:

সঠিক বিবৃতিটি হল গ্যাসীয় পণ্যের মোল সংখ্যা যদি গ্যাসীয় বিক্রিয়কের মোল সংখ্যা থেকে কম হয়, তবে ΔH

ধারণা:

তাপমাত্রা প্রশমন

তাপমাত্রা প্রশমন, সাধারণত কিলোক্যালোরি/মোল-এ প্রকাশ করা হয়, এটি তাপ পরিবর্তন যা ঘটে যখন এক মোল অ্যাসিড জলীয় দ্রবণে এক মোল বেসের সাথে বিক্রিয়া করে জল এবং লবণ তৈরি করে। বিবেচনা করার জন্য মূল বিষয়গুলি:

• প্রবল অ্যাসিড এবং ক্ষার: HCl এবং NaOH এর মতো প্রবল অ্যাসিড এবং প্রবল ক্ষারের জন্য, তাপমাত্রা প্রশমন একটি ধ্রুবক মান, প্রায় -57.1 কিলোজুল/মোল।

• দুর্বল অ্যাসিড: দুর্বল অ্যাসিডের জন্য তাপমাত্রা প্রশমন সাধারণত প্রবল অ্যাসিডের তুলনায় কম হয় কারণ জলে অ্যাসিডের আংশিক বিযোজন ঘটে। বিযোজন প্রক্রিয়ার সাথে সম্পর্কিত এনথালপি পরিবর্তন বিবেচনা করা প্রয়োজন।

• অ্যাসিটিক অ্যাসিডের জন্য অনুমান: অ্যাসিটিক অ্যাসিড একটি দুর্বল অ্যাসিড, এবং এর প্রশমনে বিযোজন এনথালপিও অন্তর্ভুক্ত থাকবে।

ব্যাখ্যা:

প্রদত্ত যে:

• NaOH দ্বারা HCl এর তাপমাত্রা প্রশমন x কিলোক্যালোরি/মোল HCl

প্রশমন বিক্রিয়াগুলি হল:

• HCl + NaOH → NaCl + H₂O; ΔH = x কিলোক্যালোরি/মোল

• CH₃COOH + NaOH → CH₃COONa + H₂O; ΔH = ?

HCl এর মতো প্রবল অ্যাসিডের জন্য, এনথালপি পরিবর্তন সহজবোধ্য কারণ এগুলি জলে সম্পূর্ণরূপে বিযোজিত হয়। অ্যাসিটিক অ্যাসিডের মতো দুর্বল অ্যাসিডের জন্য, অ্যাসিটিক অ্যাসিডের বিযোজনের এনথালপি পরিবর্তন (যা উষ্ণতাপূর্ণ)ও বিবেচনা করা উচিত।

সুতরাং, দুর্বল অ্যাসিডের প্রশমনের জন্য মোট এনথালপি পরিবর্তনে দুর্বল অ্যাসিডের বিযোজনের তাপ (উষ্ণতাপূর্ণ) এবং প্রশমন বিক্রিয়ার তাপ (উষ্ণতাপূর্ণ এবং প্রবল অ্যাসিড-প্রশমন প্রক্রিয়ার অনুরূপ) উভয়ই অন্তর্ভুক্ত থাকে।

উপসংহার:

যেহেতু প্রদত্ত তথ্য (NaOH দ্বারা HCl এর তাপমাত্রা প্রশমন) অ্যাসিটিক অ্যাসিডের বিযোজনের সাথে সম্পর্কিত এনথালপি পরিবর্তনের তথ্য সরবরাহ করে না। সুতরাং, সঠিক উত্তর হল: প্রদত্ত তথ্য থেকে গণনা করা যাবে না।

ধারণা:

গঠন এনথালপি: একটি যৌগের গঠনের প্রমাণ এনথ্যালপি (ΔH_f⁰) হল এনথ্যালপি পরিবর্তন যখন একটি যৌগের এক মোল তার উপাদানগুলি থেকে প্রমাণ পরিস্থিতিতে (298 K এবং 1 atm) গঠিত হয়।

দহনের তাপ: একটি পদার্থের দহনের তাপ হল সেই শক্তি যা এক মোল পদার্থ অক্সিজেনে সম্পূর্ণভাবে দহন হলে প্রমাণ পরিস্থিতিতে নির্গত হয়।

ইথানলের দহন বিক্রিয়া:

ইথানল (C₂H₅OH) এর সুষম দহন বিক্রিয়াটি লেখা যেতে পারে:

C₂H₅OH(l) + 3O₂(g) → 2CO₂(g) + 3H₂O(l)

এই বিক্রিয়ার দহনের তাপ (ΔH_combustion) হল -1398.2 kJ/mol।

উৎপাদগুলির গঠন:

ইথানল দহনের উৎপাদ CO₂ এবং H₂O এর নিজস্ব প্রমাণ গঠন এনথ্যালপি আছে:

• CO₂(g) এর ΔH_f⁰: -393.5 kJ/mol

• H₂O(l) এর ΔH_f⁰: -286.2 kJ/mol

ইথানলের গঠন বিক্রিয়া:

ইথানল তার উপাদানগুলি থেকে গঠনের বিক্রিয়াটি হল:

2C (গ্রাফাইট) + 3H₂(g) + 1/2O₂(g) → C₂H₅OH(l)

শক্তি চক্র - হেসের সূত্র:

হেসের সূত্র অনুসারে, দহন প্রক্রিয়ার সামগ্রিক এনথ্যালপি পরিবর্তন বিক্রিয়াজাতগুলি উপাদান থেকে গঠনের এনথ্যালপি পরিবর্তন এবং বিক্রিয়কগুলি উপাদান থেকে গঠনের এনথ্যালপি পরিবর্তন একত্রিত করে পাওয়া যায়:

সামগ্রিক দহন বিক্রিয়াটি একটি চক্র হিসাবে চিত্রিত করা যেতে পারে:

• বিক্রিয়কগুলির গঠন: তার উপাদানগুলি থেকে ইথানল গঠন (ইথানলের জন্য ΔH_f⁰)

• ইথানলের দহন: ইথানলকে পুড়িয়ে CO₂ এবং H₂O গঠন (ΔH_combustion)

• উৎপাদগুলির গঠন: CO₂ এবং H₂O তাদের উপাদানগুলি থেকে গঠন (CO₂ এবং H₂O এর জন্য ΔH_f⁰)

দহনের তাপ উৎপাদগুলির গঠনের এনথ্যালপি পরিবর্তনের সমষ্টি বিয়োগ বিক্রিয়কগুলির গঠনের এনথ্যালপি পরিবর্তনের সমান:

ΔH_দহন  = Σ ΔH_f⁰(বিক্রিয়াজাত) - Σ ΔH_f⁰(বিক্রিয়ক)

ব্যাখ্যা:

প্রদত্ত তথ্য:

• CO₂(g) এর ΔH_f⁰: -393.5 kJ/mol

• H₂O(l) এর ΔH_f⁰: -286.2 kJ/mol

• তরল ইথানলের দহনের তাপ, ΔHদহন: -1398.2 kJ/mol

ইথানলের দহন বিক্রিয়া:

ইথানল (C₂H₅OH) এর সুষম দহন বিক্রিয়াটি হল:

C₂H₅OH(l) + 3O₂(g) → 2CO₂(g) + 3H₂O(l)

1. বিক্রিয়াজাতগুলির মোট ΔH_f⁰ গণনা করুন:

ΔH_f⁰ (বিক্রিয়াজাত) = 2 x ΔH_f⁰ (CO₂) + 3 x ΔH_f⁰ (H₂O)

ΔH_f⁰ (বিক্রিয়াজাত) = 2 x (-393.5 kJ/mol) + 3 x (-286.2 kJ/mol)

ΔH_f⁰ (বিক্রিয়াজাত) = -787.0 kJ/mol + -858.6 kJ/mol

ΔH_f⁰ (বিক্রিয়াজাত) = -1645.6 kJ/mol

2. ইথানলের ΔH_f⁰ খুঁজে বের করার জন্য দহনের তাপ ব্যবহার করুন:

ΔHদহন  = ΔH_f⁰ (বিক্রিয়াজাত) - ΔH_f⁰ (C₂H₅OH)

-1398.2 kJ/mol = -1645.6 kJ/mol - ΔH_f⁰ (C₂H₅OH)

3. ΔH_f⁰ (C₂H₅OH) এর জন্য সমাধান করুন:

ΔH_f⁰ (C₂H₅OH) = -1645.6 kJ/mol + 1398.2 kJ/mol

ΔH_f⁰ (C₂H₅OH) = -247.4 kJ/mol

সিদ্ধান্ত:

তরল ইথানলের গঠনের প্রমাণ এনথ্যালপি হল: -247.4 kJ/mol।

ধারণা :

• বাষ্পীভবনের লীন তাপ : কোনো পদার্থের অবস্থাকে তরল অবস্থা থেকে বায়বীয় অবস্থায় পরিবর্তন করতে যে তাপশক্তির প্রয়োজন হয় তাকে বাষ্পীভবনের লীন তাপ বলে।
  • এটি হল সেই পরিমাণ নির্গত তাপ শক্তি যা বাষ্প তরলে পরিবর্তিত হওয়ার সময় নির্গত হয়।
• তরলীভবনের লীন তাপ: কোনো পদার্থের অবস্থাকে কঠিন অবস্থা থেকে তরল অবস্থায় পরিবর্তন করতে যে তাপ শক্তির প্রয়োজন হয় তাকে তরলীভবনের লীন তাপ বলে।
  • এটি হল সেই পরিমাণ নির্গত তাপ শক্তি যখন গলনাঙ্কে তরল পদার্থ কঠিন হয়ে যায়।​
• একটি বস্তুর নির্দিষ্ট তাপ বা নির্দিষ্ট তাপ ক্ষমতা (C) হল বস্তুটির একক ভরের তাপমাত্রা 1 ডিগ্রি সেলসিয়াস বৃদ্ধি করার জন্য প্রয়োজনীয় তাপের পরিমাণ।
• তাপ ক্ষমতা (S) : একটি উপাদানের ভরের ক্ষেত্রে এক একক পরিবর্তনের জন্য যে পরিমাণ তাপের প্রয়োজন হয় তাকে সেই পদার্থের তাপ ক্ষমতা/তাপ ক্ষমতা বলে।

ব্যখ্যা :

• অবস্থা পরিবর্তনের সময় পদার্থকে যে তাপ প্রদান করা হয় তাকে লীন তাপ বলে । এটি অবস্থার পরিবর্তনের উপর নির্ভর করে তরলীভবনের লীন তাপ বা বাষ্পীভবনের লীন তাপ হতে পারে। সুতরাং বিকল্প 2 হল সঠিক উত্তর।

অতিরিক্ত তথ্য:

নিম্নলিখিত তথ্যগুলি হল লীন তাপ সম্পর্কিত ব্যবহৃত কিছু গুরুত্বপূর্ণ পদ

• তরল থেকে কঠিন: দৃঢ়ীকরণের লীন তাপ
• বাষ্প থেকে তরল: বাষ্পীভবন/বাষ্পীভবনের লীন তাপ (সিডি)
• বাষ্প থেকে তরল: ঘনীভবনের লীন তাপ

ধারণা :

• বাষ্পীভবনের লীন তাপ : কোনো পদার্থের অবস্থাকে তরল অবস্থা থেকে বায়বীয় অবস্থায় পরিবর্তন করতে যে তাপশক্তির প্রয়োজন হয় তাকে বাষ্পীভবনের লীন তাপ বলে।
  • এটি হল সেই পরিমাণ নির্গত তাপ শক্তি যা বাষ্প তরলে পরিবর্তিত হওয়ার সময় নির্গত হয়।
• তরলীভবনের লীন তাপ: কোনো পদার্থের অবস্থাকে কঠিন অবস্থা থেকে তরল অবস্থায় পরিবর্তন করতে যে তাপ শক্তির প্রয়োজন হয় তাকে তরলীভবনের লীন তাপ বলে।
  • এটি হল সেই পরিমাণ নির্গত তাপ শক্তি যখন গলনাঙ্কে তরল পদার্থ কঠিন হয়ে যায়।​
• একটি বস্তুর নির্দিষ্ট তাপ বা নির্দিষ্ট তাপ ক্ষমতা (C) হল বস্তুটির একক ভরের তাপমাত্রা 1 ডিগ্রি সেলসিয়াস বৃদ্ধি করার জন্য প্রয়োজনীয় তাপের পরিমাণ।
• তাপ ক্ষমতা (S) : একটি উপাদানের ভরের ক্ষেত্রে এক একক পরিবর্তনের জন্য যে পরিমাণ তাপের প্রয়োজন হয় তাকে সেই পদার্থের তাপ ক্ষমতা/তাপ ক্ষমতা বলে।

ব্যখ্যা :

• অবস্থা পরিবর্তনের সময় পদার্থকে যে তাপ প্রদান করা হয় তাকে লীন তাপ বলে । এটি অবস্থার পরিবর্তনের উপর নির্ভর করে তরলীভবনের লীন তাপ বা বাষ্পীভবনের লীন তাপ হতে পারে। সুতরাং বিকল্প 2 হল সঠিক উত্তর।

অতিরিক্ত তথ্য:

নিম্নলিখিত তথ্যগুলি হল লীন তাপ সম্পর্কিত ব্যবহৃত কিছু গুরুত্বপূর্ণ পদ

• তরল থেকে কঠিন: দৃঢ়ীকরণের লীন তাপ
• বাষ্প থেকে তরল: বাষ্পীভবন/বাষ্পীভবনের লীন তাপ (সিডি)
• বাষ্প থেকে তরল: ঘনীভবনের লীন তাপ

ধারণা:

প্রমাণ মুক্ত শক্তির পরিবর্তন (ΔG°)

• একটি বিক্রিয়ার জন্য প্রমাণ মুক্ত শক্তির পরিবর্তন (ΔG°) হল প্রমাণ অবস্থার (1 atm চাপ, 298 K তাপমাত্রা এবং সমস্ত বিক্রিয়ক এবং বিক্রিয়াজাত পদার্থের 1 M গাঢ়ত্ব) অধীনে বিক্রিয়া দ্বারা সম্পাদিত সর্বাধিক প্রতিবর্তনযোগ্য (reversible) কাজের পরিমাপ।
• প্রমাণ অবস্থায় ΔG° এবং সাম্য ধ্রুবক (K) এর মধ্যে সম্পর্ক নিম্নলিখিত সমীকরণ দ্বারা প্রদত্ত:

  ΔG° = -RT ln(K)

• যেখানে:
  • R হল সার্বজনীন গ্যাস ধ্রুবক (8.314 J/(mol·K))
  • T হল কেলভিন (K)-তে তাপমাত্রা
  • K হল সাম্য ধ্রুবক

ব্যাখ্যা:

• জলের প্রদত্ত বিয়োজন বিক্রিয়ায়:

  H2O⇌H+(aq. )+OH−(aq. )H2O⇌H+(aq. )+OH−(aq. )H2O⇌H+(aq. )+OH−(aq. )H2O⇌H+(aq. )+OH−(aq. ) $\left.\left.\mathrm{H}_2 \mathrm{O} \rightleftharpoons \mathrm{H}^{+} \text {(aq. }\right)+\mathrm{OH}^{-} \text {(aq. }\right)$

• প্রমাণ তাপমাত্রা এবং চাপে (STP), জলের বিয়োজনের জন্য সাম্য ধ্রুবক (K) হল:

  K = 1.0 x 10^-14

• জলের pH 7.0 দেওয়া আছে, আমরা নিম্নলিখিত সমীকরণ ব্যবহার করে ΔG° গণনা করতে পারি:
  • ΔG° = -RT ln(K)
  • R = 8.314 J/(mol·K) = 1.987 cal/(mol·K) (যেহেতু 1 J = 0.239 cal)
  • T = 298 K
  • K = 1.0 x 10^-14
  • ln(K) = ln(1.0 x 10^-14) = -32.2
  • ΔG° = -1.987 cal/(mol·K) x 298 K x (-32.2)
  • = 1.987 x 298 x 32.2 cal/mol
  • = 19091 cal/mol

অতএব, জলের বিয়োজন প্রক্রিয়ার জন্য প্রমাণ মুক্ত শক্তির পরিবর্তন (ΔG°) হল 19091 cal/mol।

ধারণা:

তাপমাত্রা প্রশমন

তাপমাত্রা প্রশমন, সাধারণত কিলোক্যালোরি/মোল-এ প্রকাশ করা হয়, এটি তাপ পরিবর্তন যা ঘটে যখন এক মোল অ্যাসিড জলীয় দ্রবণে এক মোল বেসের সাথে বিক্রিয়া করে জল এবং লবণ তৈরি করে। বিবেচনা করার জন্য মূল বিষয়গুলি:

• প্রবল অ্যাসিড এবং ক্ষার: HCl এবং NaOH এর মতো প্রবল অ্যাসিড এবং প্রবল ক্ষারের জন্য, তাপমাত্রা প্রশমন একটি ধ্রুবক মান, প্রায় -57.1 কিলোজুল/মোল।

• দুর্বল অ্যাসিড: দুর্বল অ্যাসিডের জন্য তাপমাত্রা প্রশমন সাধারণত প্রবল অ্যাসিডের তুলনায় কম হয় কারণ জলে অ্যাসিডের আংশিক বিযোজন ঘটে। বিযোজন প্রক্রিয়ার সাথে সম্পর্কিত এনথালপি পরিবর্তন বিবেচনা করা প্রয়োজন।

• অ্যাসিটিক অ্যাসিডের জন্য অনুমান: অ্যাসিটিক অ্যাসিড একটি দুর্বল অ্যাসিড, এবং এর প্রশমনে বিযোজন এনথালপিও অন্তর্ভুক্ত থাকবে।

ব্যাখ্যা:

প্রদত্ত যে:

• NaOH দ্বারা HCl এর তাপমাত্রা প্রশমন x কিলোক্যালোরি/মোল HCl

প্রশমন বিক্রিয়াগুলি হল:

• HCl + NaOH → NaCl + H₂O; ΔH = x কিলোক্যালোরি/মোল

• CH₃COOH + NaOH → CH₃COONa + H₂O; ΔH = ?

HCl এর মতো প্রবল অ্যাসিডের জন্য, এনথালপি পরিবর্তন সহজবোধ্য কারণ এগুলি জলে সম্পূর্ণরূপে বিযোজিত হয়। অ্যাসিটিক অ্যাসিডের মতো দুর্বল অ্যাসিডের জন্য, অ্যাসিটিক অ্যাসিডের বিযোজনের এনথালপি পরিবর্তন (যা উষ্ণতাপূর্ণ)ও বিবেচনা করা উচিত।

সুতরাং, দুর্বল অ্যাসিডের প্রশমনের জন্য মোট এনথালপি পরিবর্তনে দুর্বল অ্যাসিডের বিযোজনের তাপ (উষ্ণতাপূর্ণ) এবং প্রশমন বিক্রিয়ার তাপ (উষ্ণতাপূর্ণ এবং প্রবল অ্যাসিড-প্রশমন প্রক্রিয়ার অনুরূপ) উভয়ই অন্তর্ভুক্ত থাকে।

উপসংহার:

যেহেতু প্রদত্ত তথ্য (NaOH দ্বারা HCl এর তাপমাত্রা প্রশমন) অ্যাসিটিক অ্যাসিডের বিযোজনের সাথে সম্পর্কিত এনথালপি পরিবর্তনের তথ্য সরবরাহ করে না। সুতরাং, সঠিক উত্তর হল: প্রদত্ত তথ্য থেকে গণনা করা যাবে না।

ধারণা:

1. এনথালপি পরিবর্তন (ΔH):
   ΔH একটি বিক্রিয়ার সময় ধ্রুবক চাপে তাপ পরিবর্তনকে নির্দেশ করে।
2. অভ্যন্তরীণ শক্তি পরিবর্তন (ΔE):
   ΔE একটি সিস্টেমের মোট শক্তি পরিবর্তনকে নির্দেশ করে, ধ্রুবক আয়তনে তাপ এবং কাজ উভয়কেই অন্তর্ভুক্ত করে।
3. ΔH এবং ΔE এর মধ্যে সম্পর্ক:
   সম্পর্কটি নিম্নলিখিত সমীকরণ দ্বারা প্রদত্ত: ΔH = ΔE + Δ(PV)
   গ্যাসীয় বিক্রিয়াগুলির জন্য, Δ(PV) গ্যাসের মোল সংখ্যার পরিবর্তনের সাথে (Δn) সম্পর্কিত হতে পারে।
4. PV=nRT:
   গ্যাসের জন্য, ধ্রুবক তাপমাত্রা এবং চাপে, PV গ্যাসের মোল সংখ্যার (n) সাথে পরিবর্তিত হয়। অতএব, Δ(PV) কে ΔnRT হিসাবে আনুমানিক করা যেতে পারে।

ব্যাখ্যা:

Δ H = Δ E + Δ(PV)

Δ H = Δ E + Δ(nRT)

যখন পণ্যে মোল সংখ্যা বিক্রিয়কের মোল সংখ্যা থেকে কম

তাই, Δn =-ve

তাই, Δ H Δ E

1. ΔH সর্বদা ΔE থেকে বেশি:
   এই বিবৃতি সর্বদা সত্য নয়। সম্পর্কটি বিক্রিয়ায় গ্যাসের মোল সংখ্যার পরিবর্তনের উপর নির্ভর করে।
2. গ্যাসীয় পণ্যের মোল সংখ্যা যদি গ্যাসীয় বিক্রিয়কের মোল সংখ্যা থেকে বেশি হয় তবে ΔH
   এটি ভুল। যদি গ্যাসীয় পণ্যের মোল সংখ্যা বেশি হয়, ΔH ΔE থেকে বেশি হবে কারণ Δ(PV) ধনাত্মক হবে।
3. গ্যাসীয় পণ্যের মোল সংখ্যা যদি গ্যাসীয় বিক্রিয়কের মোল সংখ্যা থেকে কম হয় তবে ΔH
   এটি সঠিক। যদি গ্যাসীয় পণ্যের মোল সংখ্যা বিক্রিয়কের চেয়ে কম হয়, Δ(PV) ঋণাত্মক হবে, যার ফলে ΔH ΔE থেকে কম হবে।

উপসংহার:

সঠিক বিবৃতিটি হল গ্যাসীয় পণ্যের মোল সংখ্যা যদি গ্যাসীয় বিক্রিয়কের মোল সংখ্যা থেকে কম হয়, তবে ΔH

উত্তরটি হল প্রক্রিয়াগুলি স্বতঃস্ফূর্ত হবে যদি হেল্মহোল্টজ শক্তি হ্রাস পায়।

ধারণা:

• তাপগতিবিদ্যা সম্ভাব্যতা: হেল্মহোল্টজ শক্তি একটি তাপগতিবিদ্যা সম্ভাব্যতা, যার অর্থ এটি একটি পরিমাণ যা একটি সিস্টেমে স্বতঃস্ফূর্ত পরিবর্তনের দিক নির্ধারণ করতে সাহায্য করে।
• সাম্য অবস্থা: সাম্য হল সর্বোচ্চ এনট্রপি অথবা, সমতুল্যভাবে, ধ্রুবক তাপমাত্রা এবং আয়তনের অধীনে সর্বনিম্ন হেল্মহোল্টজ শক্তির অবস্থা।
• স্বতঃস্ফূর্ততা: প্রক্রিয়াগুলি স্বতঃস্ফূর্ত হয় যদি এনট্রপির বৃদ্ধি বা হেল্মহোল্টজ শক্তির হ্রাস ঘটে। এ কারণেই হেল্মহোল্টজ শক্তির ঋণাত্মক পরিবর্তন একটি স্বতঃস্ফূর্ত প্রক্রিয়ার দিকে ইঙ্গিত করে।
• প্রতিবর্তনযোগ্য এবং অপ্রতিবর্তনযোগ্য প্রক্রিয়া: একটি প্রতিবর্তনযোগ্য প্রক্রিয়ায়, সিস্টেমটি সকল পর্যায়ে সাম্যবস্থায় থাকে এবং প্রক্রিয়াটি উল্টে দেওয়া যায় সিস্টেম বা পরিবেশের কোনও নেট পরিবর্তন ছাড়াই। একটি অপ্রতিবর্তনযোগ্য প্রক্রিয়ায়, সিস্টেমটি তার পরিবেশের সাথে সাম্যবস্থায় থাকে না এবং প্রক্রিয়াটি সিস্টেম পরিবর্তন না করে উল্টে দেওয়া যায় না। তাপগতিবিদ্যা আমাদের বলে যে সমস্ত স্বতঃস্ফূর্ত পরিবর্তন (যেগুলি নিজে থেকেই ঘটে) অপ্রতিবর্তনযোগ্য, কারণ এগুলি মহাবিশ্বের মোট এনট্রপির বৃদ্ধি সাধন করে।

ব্যাখ্যা:-

হেল্মহোল্টজ শক্তি (A) সংজ্ঞায়িত করা হয় A = U - TS হিসেবে, যেখানে U হল অভ্যন্তরীণ শক্তি, T হল তাপমাত্রা এবং S হল সিস্টেমের এনট্রপি।
এই পরিমাণটি তাপগতিবিদ্যায় বেশ উপযোগী, বিশেষ করে ধ্রুবক তাপমাত্রা (সমোষ্ণ) এবং আয়তনের অধীনে।

হেল্মহোল্টজ শক্তির ডিফারেনশিয়াল দেওয়া হয় dA = dU - TdS - SdT।
তবে, একটি সিস্টেমে যেখানে তাপমাত্রা এবং আয়তন ধ্রুবক রাখা হয়, এই সমীকরণটি সরলীকৃত হয় dA ≤ 0 যেকোনো স্বতঃস্ফূর্ত প্রক্রিয়ার জন্য।
সমতা চিহ্নটি প্রযোজ্য প্রতিবর্তনযোগ্য প্রক্রিয়াগুলির জন্য এবং কম-থেকে চিহ্নটি অপ্রতিবর্তনযোগ্য প্রক্রিয়াগুলির জন্য।

যদি dA ≤ 0 হয়, এর অর্থ হল যেকোনো স্বতঃস্ফূর্ত প্রক্রিয়ার জন্য (প্রতিবর্তনযোগ্য বা অপ্রতিবর্তনযোগ্য কিনা তার উপর নির্ভর করে না), হেল্মহোল্টজ শক্তি হ্রাস পেতে হবে অথবা, সর্বোত্তমভাবে, একই থাকতে হবে (প্রতিবর্তনযোগ্য প্রক্রিয়াগুলি সাম্য অবস্থায় পৌঁছানোর ক্ষেত্রে)।
হেল্মহোল্টজ শক্তির এই হ্রাস মূলত সিস্টেমের জন্য একটি আরও স্থিতিশীল, নিম্ন শক্তির অবস্থায় পৌঁছানোর একটি উপায়, যা স্বতঃস্ফূর্ত প্রক্রিয়াগুলির বৈশিষ্ট্য। অন্য কথায়, সিস্টেমটি স্বতঃস্ফূর্তভাবে নিম্ন হেল্মহোল্টজ শক্তির অবস্থার দিকে 'চলে' যাবে।

ধারণা :

সংকটপূর্ণ তাপমাত্রা

• কোনও পদার্থের সংকটাপন্ন তাপমাত্রা হল সেই তাপমাত্রা যার উপরে এটি তরল হিসাবে বিদ্যমান থাকতে পারে না, প্রয়োগ করা চাপ নির্বিশেষে।
• ক্রান্তিকালীন তাপমাত্রার উপরে, পদার্থটি একটি সুপারক্রিটিকাল তরল হিসাবে বিদ্যমান যেখানে তরল এবং গ্যাসীয় পর্যায়গুলি আলাদা করা যায় না।
• সংকট তাপমাত্রায় এবং তার উপরে পদার্থের বেশ কিছু বৈশিষ্ট্য পরিবর্তিত হয়।

ব্যাখ্যা :

• ক্রান্তিকালীন তাপমাত্রার উপরে তাপমাত্রায়:
  • বিকল্প 1: একটি গ্যাসকে তরল করা যায় না কারণ অণুগুলির গতিশক্তি এত বেশি যে আন্তঃআণবিক শক্তি তাদের তরল অবস্থায় আনতে পারে না।
  • বিকল্প 3: তরল পর্যায়কে গ্যাসীয় পর্যায় থেকে আলাদা করা যায় না। কারণ পদার্থটি একটি সুপারক্রিটিকাল তরলে পরিণত হয়, যেখানে এটি তরল এবং গ্যাস উভয়েরই বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করে।
  • বিকল্প 4: চাপ বা আয়তনের সাথে পদার্থের ঘনত্ব ক্রমাগত পরিবর্তিত হয়। জটিল তাপমাত্রার নীচে তরল এবং গ্যাসের মধ্যে স্বতন্ত্র পর্যায় পরিবর্তনের বিপরীতে, সুপারক্রিটিকাল তরলের বৈশিষ্ট্যগুলি কোনও বিচ্ছিন্নতা ছাড়াই মসৃণভাবে পরিবর্তিত হয়।
• বিকল্প 1: তরলের পৃষ্ঠতল টান খুব বেশি হওয়া ভুল কারণ, সংকটপূর্ণ তাপমাত্রার উপরে, তরল এবং গ্যাসীয় পর্যায়গুলি পৃথক করা যায় না বলে পৃষ্ঠতল টান ধারণাটি অর্থহীন হয়ে পড়ে।

অতএব, সংকট তাপমাত্রার উপরে প্রযোজ্য বিবৃতিগুলি হল বিকল্প 1, 3, এবং 4

ধারণা:

গঠন এনথালপি: একটি যৌগের গঠনের প্রমাণ এনথ্যালপি (ΔH_f⁰) হল এনথ্যালপি পরিবর্তন যখন একটি যৌগের এক মোল তার উপাদানগুলি থেকে প্রমাণ পরিস্থিতিতে (298 K এবং 1 atm) গঠিত হয়।

দহনের তাপ: একটি পদার্থের দহনের তাপ হল সেই শক্তি যা এক মোল পদার্থ অক্সিজেনে সম্পূর্ণভাবে দহন হলে প্রমাণ পরিস্থিতিতে নির্গত হয়।

ইথানলের দহন বিক্রিয়া:

ইথানল (C₂H₅OH) এর সুষম দহন বিক্রিয়াটি লেখা যেতে পারে:

C₂H₅OH(l) + 3O₂(g) → 2CO₂(g) + 3H₂O(l)

এই বিক্রিয়ার দহনের তাপ (ΔH_combustion) হল -1398.2 kJ/mol।

উৎপাদগুলির গঠন:

ইথানল দহনের উৎপাদ CO₂ এবং H₂O এর নিজস্ব প্রমাণ গঠন এনথ্যালপি আছে:

• CO₂(g) এর ΔH_f⁰: -393.5 kJ/mol

• H₂O(l) এর ΔH_f⁰: -286.2 kJ/mol

ইথানলের গঠন বিক্রিয়া:

ইথানল তার উপাদানগুলি থেকে গঠনের বিক্রিয়াটি হল:

2C (গ্রাফাইট) + 3H₂(g) + 1/2O₂(g) → C₂H₅OH(l)

শক্তি চক্র - হেসের সূত্র:

হেসের সূত্র অনুসারে, দহন প্রক্রিয়ার সামগ্রিক এনথ্যালপি পরিবর্তন বিক্রিয়াজাতগুলি উপাদান থেকে গঠনের এনথ্যালপি পরিবর্তন এবং বিক্রিয়কগুলি উপাদান থেকে গঠনের এনথ্যালপি পরিবর্তন একত্রিত করে পাওয়া যায়:

সামগ্রিক দহন বিক্রিয়াটি একটি চক্র হিসাবে চিত্রিত করা যেতে পারে:

• বিক্রিয়কগুলির গঠন: তার উপাদানগুলি থেকে ইথানল গঠন (ইথানলের জন্য ΔH_f⁰)

• ইথানলের দহন: ইথানলকে পুড়িয়ে CO₂ এবং H₂O গঠন (ΔH_combustion)

• উৎপাদগুলির গঠন: CO₂ এবং H₂O তাদের উপাদানগুলি থেকে গঠন (CO₂ এবং H₂O এর জন্য ΔH_f⁰)

দহনের তাপ উৎপাদগুলির গঠনের এনথ্যালপি পরিবর্তনের সমষ্টি বিয়োগ বিক্রিয়কগুলির গঠনের এনথ্যালপি পরিবর্তনের সমান:

ΔH_দহন  = Σ ΔH_f⁰(বিক্রিয়াজাত) - Σ ΔH_f⁰(বিক্রিয়ক)

ব্যাখ্যা:

প্রদত্ত তথ্য:

• CO₂(g) এর ΔH_f⁰: -393.5 kJ/mol

• H₂O(l) এর ΔH_f⁰: -286.2 kJ/mol

• তরল ইথানলের দহনের তাপ, ΔHদহন: -1398.2 kJ/mol

ইথানলের দহন বিক্রিয়া:

ইথানল (C₂H₅OH) এর সুষম দহন বিক্রিয়াটি হল:

C₂H₅OH(l) + 3O₂(g) → 2CO₂(g) + 3H₂O(l)

1. বিক্রিয়াজাতগুলির মোট ΔH_f⁰ গণনা করুন:

ΔH_f⁰ (বিক্রিয়াজাত) = 2 x ΔH_f⁰ (CO₂) + 3 x ΔH_f⁰ (H₂O)

ΔH_f⁰ (বিক্রিয়াজাত) = 2 x (-393.5 kJ/mol) + 3 x (-286.2 kJ/mol)

ΔH_f⁰ (বিক্রিয়াজাত) = -787.0 kJ/mol + -858.6 kJ/mol

ΔH_f⁰ (বিক্রিয়াজাত) = -1645.6 kJ/mol

2. ইথানলের ΔH_f⁰ খুঁজে বের করার জন্য দহনের তাপ ব্যবহার করুন:

ΔHদহন  = ΔH_f⁰ (বিক্রিয়াজাত) - ΔH_f⁰ (C₂H₅OH)

-1398.2 kJ/mol = -1645.6 kJ/mol - ΔH_f⁰ (C₂H₅OH)

3. ΔH_f⁰ (C₂H₅OH) এর জন্য সমাধান করুন:

ΔH_f⁰ (C₂H₅OH) = -1645.6 kJ/mol + 1398.2 kJ/mol

ΔH_f⁰ (C₂H₅OH) = -247.4 kJ/mol

সিদ্ধান্ত:

তরল ইথানলের গঠনের প্রমাণ এনথ্যালপি হল: -247.4 kJ/mol।