Perubahan haba tindak balas

Halaman ini menerangkan perubahan haba tindak balas untuk Kimia SPM secara langkah demi langkah: formula yang diperlukan, unit yang perlu diberi perhatian, dan contoh penyelesaian.

Bila anda menggunakannya

Eksperimen termokimia dalam Kimia SPM mengukur perubahan suhu dan meminta tenaga haba yang terlibat. Sama ada peneutralan, penyesaran atau pelarutan, haba yang dibebaskan atau diserap oleh larutan dicari dengan cara yang sama.

Formula dan unit

Q = m x c x (theta)

• Q ialah perubahan haba, dalam joule (J).
• m ialah jisim larutan, dalam gram (g). Kerana larutan cair mempunyai ketumpatan hampir 1 g cm⁻³, jisim dalam gram sama dengan isipadu dalam cm³.
• c ialah muatan haba tentu, diambil sebagai muatan haba air, 4.2 J g-1 °C-1.
• (theta) ialah perubahan suhu, dalam darjah Celsius (°C).

Unit. Darab g dengan J g-1 °C-1 dengan °C untuk mendapat J; bahagikan dengan 1000 untuk kilojoule (kJ). Kenaikan suhu bermakna haba dibebaskan (eksotermik); penurunan suhu bermakna haba diserap (endotermik).

Contoh penyelesaian 1 (mudah)

100 cm³ air dipanaskan dan suhunya naik sebanyak 12 °C. Cari haba yang diserap oleh air.

• m = 100 g (kerana 100 cm³ air berjisim 100 g).
• Q = 100 x 4.2 x 12 = 5040 J = 5.04 kJ.

Contoh penyelesaian 2 (sederhana)

50 cm³ asid dicampur dengan 50 cm³ alkali. Suhu campuran naik sebanyak 6.8 °C. Cari haba yang dibebaskan oleh peneutralan.

• Jumlah isipadu = 100 cm³, jadi m = 100 g.
• Q = 100 x 4.2 x 6.8 = 2856 J = 2.856 kJ (eksotermik).

Contoh penyelesaian 3 (aras SPM)

Serbuk zink berlebihan ditambah kepada 50 cm³ larutan kuprum(II) sulfat. Suhu naik daripada 28.5 °C kepada 40.2 °C. Cari haba yang dibebaskan oleh tindak balas penyesaran ini.

• (theta) = 40.2 - 28.5 = 11.7 °C.
• m = 50 g (jisim larutan, bukan zink).
• Q = 50 x 4.2 x 11.7 = 2457 J = 2.457 kJ (eksotermik).

Jisim yang mana dan nilai c yang mana

Keputusan paling penting ialah jisim yang hendak digunakan. Anda guna jisim larutan yang dipanaskan, dicari daripada isipadunya dan ketumpatan 1 g cm⁻³, bukan jisim logam atau pepejal yang ditambah. Muatan haba tentu sentiasa diambil sebagai 4.2 J g-1 °C-1, nilai bagi air, kerana larutan itu kebanyakannya air. Dua andaian ini dinyatakan dalam sukatan pelajaran dan dijangka dalam setiap pengiraan; mendapatkannya betul ialah tempat markah kaedah berada.

Eksotermik atau endotermik?

Arah perubahan suhu memberitahu anda jenis tindak balas, dan ini sering ditanya bersama nombornya. Jika bacaan termometer naik, tindak balas membebaskan haba kepada larutan dan bersifat eksotermik; jika ia turun, tindak balas menyerap haba dan bersifat endotermik. Peneutralan, pembakaran dan kebanyakan tindak balas penyesaran adalah eksotermik, manakala pelarutan garam tertentu seperti ammonium nitrat adalah endotermik. Menyatakan jenis dengan perkataan, dengan perubahan suhu sebagai bukti anda, memperoleh markah penjelasan yang mengiringi pengiraan. Sebab itu, membaca termometer dengan teliti pada awal dan akhir eksperimen sama pentingnya dengan pengiraan itu sendiri.

Perangkap lazim

• Guna jisim pepejal. Haba memanaskan larutan; guna jisim larutan, bukan zink atau logam.
• Terlupa langkah ketumpatan. Tukar cm³ kepada g menggunakan 1 g cm⁻³ sebelum mendarab.
• Membiarkan Q dalam joule apabila kilojoule diminta. Bahagikan dengan 1000, dan nyatakan unit.
• Menyalah (theta). Ia perbezaan antara suhu akhir dan awal, sentiasa diambil sebagai saiz positif.

Guru kami meminta pelajar menulis m, c dan (theta) dengan unitnya sebelum menggantikan, supaya jisim larutan tidak pernah dikelirukan dengan jisim pepejal dan tiada pengiraan kehilangan markah mudahnya.