< Return to Video

Gibbs Free Energy Example

  • 0:00 - 0:00
  • 0:00 - 0:03
    יש לנו את התגובה הזאת, בה מול אחד
  • 0:03 - 0:06
    של מתאן מגיב עם שני מולים של חמצן,
  • 0:06 - 0:08
    ונוצר מול של דו תחמוצת הפחמן
  • 0:08 - 0:10
    ושני מולים של מים.
  • 0:10 - 0:12
    ברצוננו לדעת האם זאת
  • 0:12 - 0:15
    תגובה ספונטנית.
  • 0:15 - 0:17
    בסירטון הקודם למדנו, שכדי לענות על
  • 0:17 - 0:20
    השאלה הזאת, עלינו לחשב את
  • 0:20 - 0:22
    השינוי באנרגיה החופשית של גיבס.
  • 0:22 - 0:25
    השינוי באנרגיה החופשית של גיבס, שווה
  • 0:25 - 0:29
    לשינוי באנטלפיה של התגובה, פחות הטמפרטורה
  • 0:29 - 0:33
    בה היא מתרחשת, כפול השינוי באנטרופיה.
  • 0:33 - 0:36
    אם זה קטן מאפס,
  • 0:36 - 0:39
    אז התגובה ספונטנית.
  • 0:39 - 0:42
    ארגנתי לנו מקדמה.
  • 0:42 - 0:46
    חישבתי מקודם את השינוי באנטלפיה של
  • 0:46 - 0:48
    התגובה הזאת, כאן.
  • 0:48 - 0:48
    למדנו איך עושים את זה.
  • 0:48 - 0:50
    עשינו זאת באחד הסירטונים הקודמים.
  • 0:50 - 0:53
    הסתכלתי על חום ההתהוות של
  • 0:53 - 0:55
    כל אחד מהתוצרים האלה.
  • 0:55 - 0:57
    עבור מים, הכפלתי ב- 2, כי יש
  • 0:57 - 0:58
    לנו 2 מולים.
  • 0:58 - 1:01
    לאחר שיש לי את חום ההתהוות של התוצרים,
  • 1:01 - 1:02
    החסרתי את חום ההתהוות
  • 1:02 - 1:04
    של המגיבים.
  • 1:04 - 1:07
    חום ההתהוות של O2 הוא 0, זה אינו
  • 1:07 - 1:11
    מופיע בחישוב, ומקבלים מינוס
  • 1:11 - 1:12
    890.3 קילוג'אול.
  • 1:12 - 1:15
    זה אומר לנו שהתגובה היא אקסוטרמית.
  • 1:15 - 1:18
    לצד הזה של הנוסחה, יש פחות אנרגיה
  • 1:18 - 1:20
    מאשר לצד הזה.
  • 1:20 - 1:22
    אנרגיה מסוימת השתחררה.
  • 1:22 - 1:25
    ניתן לרשום כאן: ועוד אנרגיה.
  • 1:25 - 1:28
    אכתוב זאת, ועוד אנרגיה מסוימת שמשתחררת.
  • 1:28 - 1:30
    זאת הסיבה שזאת תגובה אקסוטרמית.
  • 1:30 - 1:32
    השאלה היא, האם התגובה ספונטנית?
  • 1:32 - 1:34
    כדי לדעת זאת, עלינו
  • 1:34 - 1:36
    לחשב את השינוי ב- S.
  • 1:36 - 1:39
  • 1:39 - 1:43
    כדי לעזור לנו לחשב את זה, הסתכלתי מקודם
  • 1:43 - 1:46
    על האנטרופיות המולריות התקניות
  • 1:46 - 1:48
    של כל אחת מהמולקולות.
  • 1:48 - 1:50
    לדוגמה... אכתוב זאת
  • 1:50 - 1:52
    בצבע אחר.
  • 1:52 - 2:01
  • 2:01 - 2:05
    מסמנים פה "אפס" קטן, כי זה תקני.
  • 2:05 - 2:08
    האנטרופיה המולרית התקנית - תקנית,
  • 2:08 - 2:11
    פירוש הדבר שזה ב- 298 קלווין.
  • 2:11 - 2:13
    לא אומרים מעלות קלווין.
  • 2:13 - 2:16
    אומרים רק קלווין, בלי מעלות.
  • 2:16 - 2:17
    אין בזה צורך כשמדברים על קלווין.
  • 2:17 - 2:21
    זה ב- 298 קלווין, שזה 25 מעלות צלזיוס,
  • 2:21 - 2:22
    טמפרטורת החדר.
  • 2:22 - 2:25
    זאת הסיבה שקוראים לזה טמפרטורה תקנית.
  • 2:25 - 2:30
    האנטרופיה המולרית התקנית של מתאן,
  • 2:30 - 2:31
    בטמפרטורת החדר, שווה למספר הזה:
  • 2:31 - 2:38
    186 ג'אול לקלווין-מול.
  • 2:38 - 2:42
    אם יש לי מול 1 של מתאן, יש לי אנטרופיה
  • 2:42 - 2:44
    של 186ג'אול לקלווין.
  • 2:44 - 2:46
    אם יש לי 2 מולים, עלי להכפיל את זה ב- 2.
  • 2:46 - 2:49
    אם יש לי 3 מולים, עלי להכפיל את זה ב- 3.
  • 2:49 - 2:55
    השינוי הכולל באנטרופיה של התגובה הזאת,
  • 2:55 - 2:59
    שווה לסה"כ האנטרופיה התקנית של התוצרים,
  • 2:59 - 3:01
    פחות האנטרופיה התקנית הכוללת של המגיבים.
  • 3:01 - 3:02
    כפי שעשינו עם האנטלפיה.
  • 3:02 - 3:12
    זה שווה ל- 213.6 ועוד - יש לי 2 מולים
  • 3:12 - 3:12
    של מים כאן.
  • 3:12 - 3:18
    ועוד 2 כפול... נכתוב כאן 70.
  • 3:18 - 3:20
    69.9 זה כמעט 70.
  • 3:20 - 3:25
    ועוד 2 כפול 70, ואז עלינו להחסיר את האנטרופיה
  • 3:25 - 3:29
    התקנית של המגיבים, הצד הזה של התגובה.
  • 3:29 - 3:43
    האנטרופיה התקנית של 1 מול של CH4, הוא
    186 ועוד 2 כפול 205.
  • 3:43 - 3:45
    במבט מהיר, ניתן לראות שהמספר הזה קרוב
  • 3:45 - 3:48
    למספר הזה, אבל המספר הזה הרבה יותר גדול
    מהמספר הזה.
  • 3:48 - 3:51
    למים נוזלים יש אנטרופיה...
  • 3:51 - 3:52
    זאת האנטרופיה של מים נוזלים.
  • 3:52 - 3:55
    יש לה אנטרופיה נמוכה יותר מאשר לגז חמצן.
  • 3:55 - 3:56
    זה נשמע הגיוני.
  • 3:56 - 4:00
    כי לנוזל יש הרבה פחות מצבים אפשריים.
  • 4:00 - 4:03
    הוא נופל כולו לתחתית הכלי, בניגוד לגז,
  • 4:03 - 4:05
    התופס את כל המרחב, ומתפשט.
  • 4:05 - 4:07
    טבעי שלגז יהיה יותר אנטרופיה
  • 4:07 - 4:08
    מאשר לנוזל.
  • 4:08 - 4:12
    במבט מהיר, ניתן לראות שהתוצרים שלנו
  • 4:12 - 4:14
    הם בעלי אנטרופיה נמוכה יותר, מאשר המגיבים.
  • 4:14 - 4:15
    סביר שזה יהיה מספר שלילי.
  • 4:15 - 4:19
    בואו נאשש זאת.
  • 4:19 - 4:31
    יש לי 213.6 ועוד 140, נכון?
  • 4:31 - 4:31
    2 כפול 70.
  • 4:31 - 4:36
    ועוד 140, שווה 353.6.
  • 4:36 - 4:40
    זה 353.6.
  • 4:40 - 4:48
    מזה נחסיר את 186 ועוד
  • 4:48 - 4:55
    2 כפול 205, שזה 596.
  • 4:55 - 4:59
    פחות 596, למה זה שווה?
  • 4:59 - 5:07
    נכתוב מינוס 596, ועוד 353.6
  • 5:07 - 5:11
    ומקבלים מינוס 242.4.
  • 5:11 - 5:18
    זה שווה למינוס 242.4 ג'אול לקלווין.
  • 5:18 - 5:22
    זה דלתה S. מינוס כאן.
  • 5:22 - 5:24
    מאבדים את כמות האנטרופיה הזאת.
  • 5:24 - 5:26
    יתכן שהיחידות האלה לא אומרות לכם כלום,
  • 5:26 - 5:29
    אלה בעצם יחידות שרירותיות.
  • 5:29 - 5:31
    בכל זאת, ניתן להגיד שהמצב נעשה מסודר יותר.
  • 5:31 - 5:34
    זה הגיוני, כי יש לנו כמות גדולה של גז.
  • 5:34 - 5:36
    יש לו כאן 2 מולקולות נפרדות, 1 כאן
  • 5:36 - 5:38
    ו- 2 מולקולות של חמצן.
  • 5:38 - 5:41
    וזה עובר שוב ל-3 מולקולות, אבל
  • 5:41 - 5:42
    המים הם במצב נוזלי.
  • 5:42 - 5:46
    זה הגיוני שמאבדים אנטרופיה.
  • 5:46 - 5:47
    לנוזל יש פחות מצבים
  • 5:47 - 5:49
    אפשריים.
  • 5:49 - 5:52
    בואו נראה אם התגובה הזאת ספונטנית.
  • 5:52 - 5:57
    דלתה G שווה לדלתה H.
  • 5:57 - 6:01
    אנרגיה משתחררת, זה מינוס 890.
  • 6:01 - 6:03
    התעלמתי מהספרות העשרוניות.
  • 6:03 - 6:04
    לא נחוץ לנו כזה דיוק.
  • 6:04 - 6:06
    פחות הטמפרטורה.
  • 6:06 - 6:09
    ההנחה היא שאנו בטמפרטורת החדר,
  • 6:09 - 6:10
    298 קלווין.
  • 6:10 - 6:13
    צריך להגיד 298 קלווין.
  • 6:13 - 6:15
    צריך להתרגל לא להוסיף מעלות,
  • 6:15 - 6:16
    כשמדברים על קלווין.
  • 6:16 - 6:23
    זה שווה ל- 25 מעלות צלזיוס, כפול השינוי
    באנטרופיה.
  • 6:23 - 6:25
    זה יהיה מינוס.
  • 6:25 - 6:28
    אולי תרצו לכתוב כאן מינוס 242,
  • 6:28 - 6:29
    ולעשות את החישוב.
  • 6:29 - 6:30
    צריך מאד להיזהר.
  • 6:30 - 6:33
    זה כאן בקילוג'אול,
  • 6:33 - 6:35
    וזה כאן בג'אול.
  • 6:35 - 6:38
    אם רוצים שהכל יהיה בקילוג'אול,
  • 6:38 - 6:40
    כי את זה כבר כתבנו, נכתוב גם
  • 6:40 - 6:40
    את זה בקילוג'אול.
  • 6:40 - 6:47
    זה 0.242 קילוג'אול לקלווין.
  • 6:47 - 6:52
  • 6:52 - 6:56
    השינוי באנרגיה החופשית של גיבס היא:
  • 6:56 - 7:01
    מינוס 890 קילוג'אול מינוס 290 - מינוס ומינוס
  • 7:01 - 7:03
    נותן פלוס.
  • 7:03 - 7:06
    הגיוני שאיבר האנטרופיה הופך את
  • 7:06 - 7:08
    האנרגיה החופשית של גיבס, ליותר חיובית.
  • 7:08 - 7:11
    מכיוון שאנו בודקים אם הדבר הזה קטן
  • 7:11 - 7:14
    מ- 0, זה "מתנגד" לספונטניות.
  • 7:14 - 7:19
    נראה אם זה יכול להתגבר על איבר האנטלפיה,
  • 7:19 - 7:20
    המצביע על כך שהתגובה אקסוטרמית.
  • 7:20 - 7:22
    כנראה שלא, כי מכפילים מספר קטן מ- 1,
  • 7:22 - 7:24
    כפול זה, ונקבל מספר
  • 7:24 - 7:25
    קטן יותר מזה.
  • 7:25 - 7:28
    נחשב את זה.
  • 7:28 - 7:32
    242 חלקי 1000,
  • 7:32 - 7:37
    זה השינוי באנטרופיה, כפול 298 - הטמפרטורה
  • 7:37 - 7:40
    שלנו - זה מינוס 72.2.
  • 7:40 - 7:44
    מינוס ומינוס, זה הופך לפלוס,
  • 7:44 - 7:47
    פלוס 72.2.
  • 7:47 - 7:50
    זהו איבר השינוי באנטרופיה
  • 7:50 - 7:51
    בטמפרטורה תקנית,
  • 7:51 - 7:53
    וזהו איבר השינוי באנטלפיה.
  • 7:53 - 7:56
    ניתן כבר לראות שהשינוי באנטלפיה, השלילי,
  • 7:56 - 7:58
    גדול יותר מהמספר החיובי, שהוא
  • 7:58 - 8:00
    הטמפרטורה כפול השינוי באנטרופיה.
  • 8:00 - 8:05
    האיבר הזה "מנצח".
  • 8:05 - 8:08
    גם אם מאבדים אנטרופיה בתגובה הזאת, היא
  • 8:08 - 8:11
    משחררת כל כך הרבה אנרגיה, שהיא ספונטנית.
  • 8:11 - 8:14
    זה לחלוטין קטן מאפס, על כן
  • 8:14 - 8:17
    התגובה היא ספונטנית.
  • 8:17 - 8:20
    כפי שניתן לראות, השאלות בנושא האנרגיה
  • 8:20 - 8:21
    החופשית של גיבס, אינן קשות.
  • 8:21 - 8:24
    רק צריך למצוא את הערכים האלה.
  • 8:24 - 8:27
    כדי למצוא את הערכים האלה, או שדלתה H
  • 8:27 - 8:30
    נתון, או שאנו יודעים לחשב אותו.
  • 8:30 - 8:32
    מחפשים בטבלה את חום ההתהוות של התוצרים,
  • 8:32 - 8:35
    מחסירים את חום ההתהוות של המגיבים, הכל
  • 8:35 - 8:38
    משוקלל לפי המקדמים.
  • 8:38 - 8:40
    כדי למצוא את השינוי באנטרופיה, עושים
  • 8:40 - 8:41
    את אותו הדבר.
  • 8:41 - 8:44
    יש למצוא בטבלה את האנטרופיות המולריות
    התקניות של
  • 8:44 - 8:47
    התוצרים, משוקללות לפי המקדמים, להחסיר את
  • 8:47 - 8:50
    המגיבים, ולהציב כאן.
  • 8:50 - 8:52
    כך מקבלים את האנרגיה החופשית של גיבס.
  • 8:52 - 8:55
    במקרה הזה, זה היה שלילי.
  • 8:55 - 8:57
    אפשר לדמיין מצב, בו אנו נמצאים
  • 8:57 - 8:58
    בטמפרטורה הרבה יותר גבוהה.
  • 8:58 - 9:01
    למשל, פני השמש, אז במקום 298
  • 9:01 - 9:06
    יהיו לנו 2,000 או
  • 9:06 - 9:08
    4,000 קלווין.
  • 9:08 - 9:11
    אז, זה מתחיל להיות מעניין.
  • 9:11 - 9:15
    תארו לכם שיש טמפרטורה של 40,000 קלווין,
  • 9:15 - 9:18
    אז איבר האנטרופיה, איבוד האנטרופיה,
  • 9:18 - 9:20
    שולט הרבה יותר.
  • 9:20 - 9:22
    במקרה זה, האיבר החיובי הזה
  • 9:22 - 9:26
    "ינצח" את זה, והתגובה לא תהיה ספונטנית
  • 9:26 - 9:28
    בטמפרטורה כל כך גבוהה.
  • 9:28 - 9:29
    אפשר לחשוב על זה בדרך אחרת.
  • 9:29 - 9:35
    כשיש לנו תגובה שמשחררת אנרגיה,
  • 9:35 - 9:37
    האנרגיה הזאת לא כל כך משנה, כשיש כבר
  • 9:37 - 9:40
    הרבה חום, או אנרגיה קינטית, בסביבה.
  • 9:40 - 9:43
    אם הטמפרטורה תהיה מאד גבוהה, התגובה
  • 9:43 - 9:46
    הזאת לא תהיה ספונטנית, כי איבר השינוי
  • 9:46 - 9:47
    באנטרופיה "ינצח".
  • 9:47 - 9:49
    בכל מקרה, רציתי לערוך את החישוב הזה,
  • 9:49 - 9:51
    כדי להראות לכם שאין כאן שום דבר יותר מדי
    מופשט.
  • 9:51 - 9:54
    אפשר למצוא את הכל ברשת, ואז לבדוק
  • 9:54 - 9:56
    אם תגובה נתונה היא ספונטנית.
  • 9:56 - 9:57
Title:
Gibbs Free Energy Example
Description:
more » « less
Video Language:
English
Team:
Khan Academy
Duration:
09:57

Hebrew subtitles

Revisions

Our website uses cookies for analysis purposes.