thermodynamics and thermochemistry basics and intro.

1. 1
TTHHEERRMMOOCCHHEEMMIISSTTRRYY
TThheerrmmooddyynnaammiiccss
TThhee ssttuuddyy ooff HHeeaatt aanndd WWoorrkk
aanndd SSttaattee FFuunnccttiioonnss
bbyy-- SSaauurraavv KK.. RRaawwaatt
((RRaawwaatt DDAA GGrreeaatttt))

2. EEEEnnnneeeerrrrggggyyyy &&&& CCCChhhheeeemmmmiiiissssttttrrrryyyy 2
EENNEERRGGYY iiss tthhee ccaappaacciittyy ttoo
ddoo wwoorrkk oorr ttrraannssffeerr hheeaatt..
HHEEAATT iiss tthhee ffoorrmm ooff eenneerrggyy
tthhaatt fflloowwss bbeettwweeeenn 22
oobbjjeeccttss bbeeccaauussee ooff tthheeiirr
ddiiffffeerreennccee iinn tteemmppeerraattuurree..
OOtthheerr ffoorrmmss ooff eenneerrggyy ——
• lliigghhtt
• eelleeccttrriiccaall
• kkiinneettiicc aanndd ppootteennttiiaall

3. EEnneerrggyy && CChheemmiissttrryy 3
• Burning ppeeaannuuttss
ssuuppppllyy ssuuffffiicciieenntt
eenneerrggyy ttoo bbooiill aa ccuupp
ooff wwaatteerr..
• BBuurrnniinngg ssuuggaarr
((ssuuggaarr rreeaaccttss wwiitthh
KKCCllOO33,, aa ssttrroonngg
ooxxiiddiizziinngg aaggeenntt))

4. EEnneerrggyy && CChheemmiissttrryy 4
• TThheessee rreeaaccttiioonnss aarree PPRROODDUUCCTT
FFAAVVOORREEDD
• TThheeyy pprroocceeeedd aallmmoosstt ccoommpplleetteellyy
ffrroomm rreeaaccttaannttss ttoo pprroodduuccttss,, ppeerrhhaappss
wwiitthh ssoommee oouuttssiiddee aassssiissttaannccee..

5. EEnneerrggyy && CChheemmiissttrryy 5
22 HH22((gg)) ++ OO22((gg)) ---->>
22 HH22OO((gg)) ++ hheeaatt aanndd lliigghhtt
TThhiiss ccaann bbee sseett uupp ttoo pprroovviiddee
EELLEECCTTRRIICC EENNEERRGGYY iinn aa
ffuueell cceellll..
OOxxiiddaattiioonn::
22 HH22 ------>> 44 HH++ ++ 44 ee--
RReedduuccttiioonn::
44 ee-- ++ OO22 ++ 22 HH22OO ------>> 44 OOHH-- CCR, page 845

6. 6
PPPPooootttteeeennnnttttiiiiaaaallll &&&& KKKKiiiinnnneeeettttiiiicccc EEEEnnnneeeerrrrggggyyyy
Potential
energy ——
energy a
motionless
body has by
virtue of its
position.

7. 7
PPootteennttiiaall EEnneerrggyy
oonn tthhee AAttoommiicc SSccaallee
• Positive and
negative particles
(ions) attract one
another.
• Two atoms can
bond
• As the particles
attract they have a
lower potential
energy
NNaaCCll —— ccoommppoosseedd ooff
NNaa++ aanndd CCll-- iioonnss..

8. 8
PPootteennttiiaall EEnneerrggyy
oonn tthhee AAttoommiicc SSccaallee
• Positive and
negative particles
(ions) attract one
another.
• Two atoms can
bond
• As the particles
attract they have a
lower potential
energy

9. 9
PPPPooootttteeeennnnttttiiiiaaaallll &&&& KKKKiiiinnnneeeettttiiiicccc EEEEnnnneeeerrrrggggyyyy
Kinetic energy
—— energy of
motion
•• Translation

10. PPPPooootttteeeennnnttttiiiiaaaallll &&&& KKKKiiiinnnneeeettttiiiicccc EEEEnnnneeeerrrrggggyyyy 10
Kinetic energy
—— energy of
motion.
translate
rotate
vibrate
translate
rotate
vibrate

11. 11
IInntteerrnnaall EEnneerrggyy ((EE))
• PPEE ++ KKEE == IInntteerrnnaall eenneerrggyy ((EE oorr UU))
• IInntt.. EE ooff aa cchheemmiiccaall ssyysstteemm
ddeeppeennddss oonn
• nnuummbbeerr ooff ppaarrttiicclleess
• ttyyppee ooff ppaarrttiicclleess
• tteemmppeerraattuurree

12. 12
IInntteerrnnaall EEnneerrggyy ((EE))
• PPEE ++ KKEE == IInntteerrnnaall eenneerrggyy ((EE oorr UU))
QuickTime™ and a
Graphics decompressor
are needed to see this picture.

13. 13
IInntteerrnnaall EEnneerrggyy ((EE))
• TThhee hhiigghheerr tthhee TT
tthhee hhiigghheerr tthhee
iinntteerrnnaall eenneerrggyy
• SSoo,, uussee cchhaannggeess
iinn TT ((ΔΔTT)) ttoo
mmoonniittoorr cchhaannggeess
iinn EE ((ΔΔEE))..

14. 14
TThheerrmmooddyynnaammiiccss
• Thermodynamics is the science of heat
(energy) transfer.
HHeeaatt eenneerrggyy iiss aassssoocciiaatteedd
wwiitthh mmoolleeccuullaarr mmoottiioonnss..
Heat transfers until thermal equilibrium is
established.

15. 15 DDiirreeccttiioonnaalliittyy ooff HHeeaatt TTrraannssffeerr
• Heat always transfer from hotter object to
cooler one.
• EXOthermic: heat transfers from SYSTEM to
SURROUNDINGS.
TT((ssyysstteemm)) ggooeess ddoowwnn
TT((ssuurrrr)) ggooeess uupp

16. 16 DDiirreeccttiioonnaalliittyy ooff HHeeaatt TTrraannssffeerr
• Heat always transfer from hotter object to
cooler one.
• ENDOthermic: heat transfers from
SURROUNDINGS to the SYSTEM.
TT((ssyysstteemm)) ggooeess uupp
TT ((ssuurrrr)) ggooeess ddoowwnn

17. 17
EEnneerrggyy && CChheemmiissttrryy
AAllll ooff tthheerrmmooddyynnaammiiccss ddeeppeennddss
oonn tthhee llaaww ooff
CCOONNSSEERRVVAATTIIOONN OOFF EENNEERRGGYY..
• TThhee ttoottaall eenneerrggyy iiss uunncchhaannggeedd
iinn aa cchheemmiiccaall rreeaaccttiioonn..
• IIff PPEE ooff pprroodduuccttss iiss lleessss tthhaann
rreeaaccttaannttss,, tthhee ddiiffffeerreennccee mmuusstt
bbee rreelleeaasseedd aass KKEE..

18. EEnneerrggyy CChhaannggee iinn 18
CChheemmiiccaall PPrroocceesssseess
Reactants
Kinetic
Energy
Products
PE
PPEE ooff ssyysstteemm ddrrooppppeedd.. KKEE iinnccrreeaasseedd.. TThheerreeffoorree,,
yyoouu oofftteenn ffeeeell aa TT iinnccrreeaassee..

19. UUUUNNNNIIIITTTTSSSS OOOOFFFF EEEENNNNEEEERRRRGGGGYYYY 19
11 ccaalloorriiee == hheeaatt rreeqquuiirreedd ttoo
rraaiissee tteemmpp.. ooff 11..0000 gg ooff
HH22OO bbyy 11..00 ooCC..
11000000 ccaall == 11 kkiillooccaalloorriiee == 11
kkccaall
11 kkccaall == 11 CCaalloorriiee ((aa ffoooodd
““ccaalloorriiee””))
BBuutt wwee uussee tthhee uunniitt ccaalllleedd
tthhee JJOOUULLEE
11 ccaall == 44..118844 jjoouulleess
JJaammeess JJoouullee
11881188--11888899

20. 20
HHEEAATT CCAAPPAACCIITTYY
The heat required to raise an
object’s T by 1 ˚C.
WWhhiicchh hhaass tthhee llaarrggeerr hheeaatt ccaappaacciittyy??

21. SSSSppppeeeecccciiiiffffiiiicccc HHHHeeeeaaaatttt CCCCaaaappppaaaacccciiiittttyyyy 21
How much energy is
transferred due to T
difference?
The heat ((qq)) ““lost”” or ““gained””
is related to
a) sample mass
b) change in T and
c) specific heat capacity
Specific heat capacity =
heat lost or gained by substance (J)
(mass, g)(T change ,K)

22. SSSSppppeeeecccciiiiffffiiiicccc HHHHeeeeaaaatttt CCCCaaaappppaaaacccciiiittttyyyy 22
SSuubbssttaannccee SSppeecc.. HHeeaatt ((JJ//gg••KK))
HH22OO 44..118844
EEtthhyylleennee ggllyyccooll 22..3399
AAll 00..889977
ggllaassss 00..8844
AAlluummiinnuumm

23. 23
SSSSppppeeeecccciiiiffffiiiicccc HHHHeeeeaaaatttt CCCCaaaappppaaaacccciiiittttyyyy
IIff 2255..00 gg ooff AAll ccooooll ffrroomm
331100 ooCC ttoo 3377 ooCC,, hhooww
mmaannyy jjoouulleess ooff hheeaatt
eenneerrggyy aarree lloosstt bbyy
tthhee AAll??
Specific heat capacity =
heat lost or gained by substance (J)
(mass, g)(T change ,K)

24. 24
SSSSppppeeeecccciiiiffffiiiicccc HHHHeeeeaaaatttt CCCCaaaappppaaaacccciiiittttyyyy
IIff 2255..00 gg ooff AAll ccooooll ffrroomm 331100 ooCC ttoo 3377 ooCC,, hhooww mmaannyy
jjoouulleess ooff hheeaatt eenneerrggyy aarree lloosstt bbyy tthhee AAll??
heat gain/lose = q = (sp. ht.)(mass)(ΔT)
wwhheerree ΔΔTT == TTffiinnaall -- TTiinniittiiaall
qq == ((00..889977 JJ//gg••KK))((2255..00 gg))((3377 -- 331100))KK
qq == -- 66112200 JJ
Notice that the negative sign on q signals
heat ““lost by”” or transferred OUT of Al.

25. HHeeaatt TTrraannssffeerr 25
NNoo CChhaannggee iinn SSttaattee
q transferred = (sp. ht.)(mass)(ΔT)

26. 26
HHeeaatt TTrraannssffeerr wwiitthh
CChhaannggee ooff SSttaattee
CChhaannggeess ooff ssttaattee iinnvvoollvvee eenneerrggyy ((aatt ccoonnssttaanntt TT))
IIccee ++ 333333 JJ//gg ((hheeaatt ooff ffuussiioonn)) ---------->> LLiiqquuiidd wwaatteerr
qq == ((hheeaatt ooff ffuussiioonn))((mmaassss))

27. 27
HHeeaatt TTrraannssffeerr aanndd
CChhaannggeess ooff SSttaattee
Requires energy
(heat).
This is the reason
a) you cool down after
swimming
b) you use water to put
out a fire.
+ energy
Liquid ---> Vapor

28. 28
HHeeaattiinngg//CCoooolliinngg CCuurrvvee ffoorr WWaatteerr
HHeeaatt wwaatteerr
EEvvaappoorraattee wwaatteerr
MMeelltt iiccee
NNoottee tthhaatt TT iiss
ccoonnssttaanntt aass iiccee mmeellttss

29. 29
HHHHeeeeaaaatttt &&&& CCCChhhhaaaannnnggggeeeessss ooooffff SSSSttttaaaatttteeee
What quantity of heat is required to
melt 500. g of ice and heat the
water to steam at 100 oC?
Heat of fusion of ice = 333 J/g
Specific heat of water = 4.2 J/g••K
Heat of vaporization = 2260 J/g
Heat of fusion of ice = 333 J/g
Specific heat of water = 4.2 J/g••K
Heat of vaporization = 2260 J/g
++333333 JJ//gg ++22226600 JJ//gg

30. 30
HHHHeeeeaaaatttt &&&& CCCChhhhaaaannnnggggeeeessss ooooffff SSSSttttaaaatttteeee
How much heat is required to melt 500. g of
ice and heat the water to steam at 100 oC?
1. To melt ice
q = (500. g)(333 J/g) = 1.67 x 105 J
2. To raise water from 0 oC to 100 oC
q = (500. g)(4.2 J/g••K)(100 - 0)K = 2.1 x
105 J
3. To evaporate water at 100 oC
q = (500. g)(2260 J/g) = 1.13 x 106 J
4. Total heat energy = 1.51 x 106 J =
1510 kJ

31. CChheemmiiccaall RReeaaccttiivviittyy 31
What drives chemical reactions? How do they
occur?
The first is answered by TTHHEERRMMOODDYYNNAAMMIICCSS
and the second by KKIINNEETTIICCSS.
Have already seen a number of ““driving
forces”” for reactions that are PRODUCT-FAVORED.
•• formation of a precipitate
•• gas formation
•• H2O formation (acid-base reaction)
•• electron transfer in a battery

32. CChheemmiiccaall RReeaaccttiivviittyy 32
But energy transfer also allows us to predict
reactivity.
IInn ggeenneerraall,, rreeaaccttiioonnss tthhaatt ttrraannssffeerr eenneerrggyy
ttoo tthheeiirr ssuurrrroouunnddiinnggss aarree pprroodduucctt--
ffaavvoorreedd..
So, let us consider heat transfer in chemical processes.

33. 33
HHeeaatt EEnneerrggyy TTrraannssffeerr iinn
aa PPhhyyssiiccaall PPrroocceessss
CO2 (s, -78 oC) ---> CO2 (g, -78 oC)
Heat transfers from surroundings to system in endothermic process.

34. 34
HHeeaatt EEnneerrggyy TTrraannssffeerr iinn
aa PPhhyyssiiccaall PPrroocceessss
• CO2 (s, -78 oC) --->
CO2 (g, -78 oC)
• A regular array of
molecules in a
solid
-----> gas phase
molecules.
• Gas molecules
have higher kinetic
energy.

35. 35
EEnneerrggyy LLeevveell DDiiaaggrraamm
ffoorr HHeeaatt EEnneerrggyy
TTrraannssffeerr
CCOO22 ggaass
ΔE = E(final) - E(initial)
= E(gas) - E(solid)
CCOO22 ssoolliidd

36. HHeeaatt EEnneerrggyy TTrraannssffeerr iinn 36
PPhhyyssiiccaall CChhaannggee
CCOO22 ((ss,, --7788 ooCC)) ------>> CCOO22 ((gg,, --7788 ooCC))
TTwwoo tthhiinnggss hhaavvee hhaappppeenneedd!!
• GGaass mmoolleeccuulleess hhaavvee hhiigghheerr
kkiinneettiicc eenneerrggyy..
• AAllssoo,, WWOORRKK iiss ddoonnee bbyy tthhee
ssyysstteemm iinn ppuusshhiinngg aassiiddee tthhee
aattmmoosspphheerree..

37. 37
FFIIRRSSTT LLAAWW OOFF
TTHHEERRMMOODDYYNNAAMMIICCSS
hheeaatt eenneerrggyy ttrraannssffeerrrreedd
ΔΔE = q + w
eenneerrggyy
cchhaannggee
wwoorrkk ddoonnee
bbyy tthhee
ssyysstteemm
EEnneerrggyy iiss ccoonnsseerrvveedd!!

38. 38
hheeaatt ttrraannssffeerr oouutt
((eexxootthheerrmmiicc)),, --qq
hheeaatt ttrraannssffeerr iinn
((eennddootthheerrmmiicc)),, ++qq
SSYYSSTTEEMM
ΔE = q + w
ww ttrraannssffeerr iinn
((++ww))
ww ttrraannssffeerr oouutt
((--ww))

39. 39
EENNTTHHAALLPPYY
MMoosstt cchheemmiiccaall rreeaaccttiioonnss ooccccuurr aatt ccoonnssttaanntt PP,, ssoo
Heat transferred at constant P = qp
qp = ΔΔH where H = enthalpy
aanndd ssoo ΔΔEE == ΔΔHH ++ ww ((aanndd ww iiss uussuuaallllyy ssmmaallll))
ΔΔHH == hheeaatt ttrraannssffeerrrreedd aatt ccoonnssttaanntt PP ≈≈ ΔΔEE
ΔΔHH == cchhaannggee iinn hheeaatt ccoonntteenntt ooff tthhee ssyysstteemm
ΔΔHH == HHffiinnaall -- HHiinniittiiaall

40. 40
EENNTTHHAALLPPYY
ΔΔH = Hfinal - Hinitial
If Hfinal > Hinitial then ΔΔH is positive
Process is ENDOTHERMIC
If Hfinal > Hinitial then ΔΔH is positive
Process is ENDOTHERMIC
If Hfinal < Hinitial then ΔΔH is negative
If Hfinal < Hinitial then ΔΔH is negative
Process is EXOTHERMIC
Process is EXOTHERMIC

41. 41
UUSSIINNGG EENNTTHHAALLPPYY
Consider the formation of water
H2(g) + 1/2 O2(g) --> H2O(g) + 241.8
kJ
Exothermic reaction —— heat is a ““product””
and ΔΔH = –– 241.8 kJ

42. 42
UUSSIINNGG EENNTTHHAALLPPYY
Making liquid H2O from H2
+ O2 involves two
exothermic steps.
H2 + O2 gas
H2O vapor Liquid H2O

43. 43
UUSSIINNGG EENNTTHHAALLPPYY
Making H2O from H2 involves two steps.
H2(g) + 1/2 O2 (g) ---> H2O(g) + 242 kJ
H2O(g) ---> H2O(liq) + 44 kJ
------------------------------------------------------------------
-----
H2(g) + 1/2 O2 (g) --> H2O(liq) + 286 kJ
Example of HHEESSSS’’SS LLAAWW——
IIff aa rrxxnn.. iiss tthhee ssuumm ooff 22 oorr mmoorree
ootthheerrss, tthhee nneett ΔΔHH iiss tthhee ssuumm ooff tthhee
ΔΔHH’’ss ooff tthhee ootthheerr rrxxnnss..

44. HHeessss’’ss LLaaww 44
&& EEnneerrggyy LLeevveell DDiiaaggrraammss
Forming H2O can occur in a
single step or in a two
steps.
ΔHtotal is the same no matter
which path is followed.

45. HHeessss’’ss LLaaww 45
&& EEnneerrggyy LLeevveell DDiiaaggrraammss
Forming CO2 can occur in a
single step or in a two steps.
ΔHtotal is the same no matter
which path is followed.

46. 46
S ΔΔHH aalloonngg oonnee ppaatthh ==
S ΔΔHH aalloonngg oonnee ppaatthh ==
S ΔΔHH aalloonngg aannootthheerr ppaatthh
S ΔΔHH aalloonngg aannootthheerr ppaatthh
• TThhiiss eeqquuaattiioonn iiss vvaalliidd bbeeccaauussee
ΔΔHH iiss aa SSTTAATTEE FFUUNNCCTTIIOONN
• TThheessee ddeeppeenndd oonnllyy oonn tthhee ssttaattee
ooff tthhee ssyysstteemm aanndd nnoott oonn hhooww
tthhee ssyysstteemm ggoott tthheerree..
• VV,, TT,, PP,, eenneerrggyy —— aanndd yyoouurr bbaannkk
aaccccoouunntt!!
• UUnnlliikkee VV,, TT,, aanndd PP,, oonnee ccaannnnoott
mmeeaassuurree aabbssoolluuttee HH.. CCaann oonnllyy
mmeeaassuurree ΔΔHH..

47. 47
SSttaannddaarrdd EEnntthhaallppyy VVaalluueess
Most ΔΔH values are labeled ΔΔHo
Measured under ssttaannddaarrdd ccoonnddiittiioonnss
P = 1 bar = 105 Pa = 1 atm /
1.01325 Concentration = 1
mol/L
T = usually 25 oC
with all species in standard states
e.g., C = graphite and O2 = gas

48. EEnntthhaallppyy VVaalluueess 48
Depend on how the reaction is written and on phases
of reactants and products
HH22((gg)) ++ 11//22 OO22((gg)) ---->> HH22OO((gg))
ΔΔHH˚ == --224422 kkJJ
22 HH22((gg)) ++ OO22((gg)) ---->> 22 HH22OO((gg))
ΔΔHH˚ == --448844 kkJJ
HH22OO((gg)) ------>> HH22((gg)) ++ 11//22 OO22((gg))
ΔΔHH˚ == ++224422 kkJJ
HH22((gg)) ++ 11//22 OO22((gg)) ---->> HH22OO((lliiqquuiidd))
ΔΔHH˚ == --228866 kkJJ

49. 49
SSttaannddaarrdd EEnntthhaallppyy VVaalluueess
NIST (Nat’’l Institute for Standards and
Technology) gives values of
ΔΔHHoo ff
== ssttaannddaarrdd mmoollaarr eenntthhaallppyy ooff
ffoorrmmaattiioonn
—— the enthalpy change when 1 mol of
compound is formed from elements
under standard conditions.
See Table 6.2

50. ΔΔHH oo,, ssttaannddaarrdd mmoollaarr
50 ff
eenntthhaallppyy ooff ffoorrmmaattiioonn
Enthalpy change when 1 mol of
compound is formed from the
corresponding elements under
standard conditions
HH22((gg)) ++ 11//22 OO22((gg)) ---->> HH22OO((gg))
ΔΔHHff
oo ((HH22OO,, gg))== --224411..88 kkJJ//mmooll
BByy ddeeffiinniittiioonn,,
ΔΔHHf
oo
== 00 ffoorr eelleemmeennttss iinn tthheeiirr ssttaannddaarrdd
ssttaatteess..

51. UUssiinngg SSttaannddaarrdd EEnntthhaallppyy VVaalluueess 51
Use ΔΔH˚’’s to calculate enthalpy change
for
H2O(g) + C(graphite) --> H2(g) + CO(g)
(product is called ““water gas””)

52. UUssiinngg SSttaannddaarrdd EEnntthhaallppyy VVaalluueess 52
H2O(g) + C(graphite) --> H2(g) + CO(g)
From reference books we find
• H2(g) + 1/2 O2(g) --> H2O(g) ΔΔHf˚ = - 242
kJ/mol
• C(s) + 1/2 O2(g) --> CO(g) ΔΔHf˚ = - 111
kJ/mol

53. UUssiinngg SSttaannddaarrdd EEnntthhaallppyy VVaalluueess 53
HO(g) --> H(g) + 1/2 O(g) ΔΔHo = +242
222kJ
C(s) + 1/2 O(g) --> CO(g) ΔΔHo = -111
2HkJ
2O(g) + C(graphite) --> H2 (g) + CO(g)
22 -----------------------------------------------------------------------
ΔΔHo
net = +131 kJ
---------
net To convert 1 mol of water to 1 mol each
of Hand CO requires 131 kJ of energy.
2 The ““water gas”” reaction is ENDOthermic.

54. 54
UUssiinngg SSttaannddaarrdd EEnntthhaallppyy VVaalluueess
IInn ggeenneerraall,, wwhheenn AALLLL
eenntthhaallppiieess ooff ffoorrmmaattiioonn aarree
kknnoowwnn::
CCaallccuullaattee ΔΔHH ooff
rreeaaccttiioonn??
rxn f
f
ΔΔHo
rxn = S ΔΔHf
o (products) - S ΔΔHf
o (reactants)
Remember that Δ always = final – initial

55. 55
UUssiinngg SSttaannddaarrdd EEnntthhaallppyy VVaalluueess
CCaallccuullaattee tthhee hheeaatt ooff ccoommbbuussttiioonn ooff
mmeetthhaannooll,, ii..ee..,, ΔΔHHoo
rrxxnn ffoorr
CCHH33OOHH((gg)) ++ 33//22 OO22((gg)) ---->> CCOO22((gg)) ++ 22 HH22OO((gg))
ΔΔHHoo
rrxxnn == S ΔΔHHff
oo
((pprroodd)) -- S ΔΔHHff
oo
((rreeaacctt))

56. UUssiinngg SSttaannddaarrdd EEnntthhaallppyy VVaalluueess 56
CH3OH(g) + 3/2 O2(g) --> CO2(g) + 2 H2O(g)
ΔΔHo
ΔΔHHoo
rxn = S ΔΔHf
rrxxnn == ΔΔHHff
o (prod) - S ΔΔHf
oo
((CCOO22)) ++ 22 ΔΔHHff
oo
((HH22OO))
-- {{33//22 ΔΔHHff
oo
((OO22)) ++ ΔΔHHff
o (react)
oo
((CCHH33OOHH))}}
== ((--339933..55 kkJJ)) ++ 22 ((--224411..88 kkJJ))
-- {{00 ++ ((--220011..55 kkJJ))}}
ΔΔHHoo
rrxxnn == --67755..6 kkJJ ppeerr mmooll ooff mmeetthhaannooll

57. 57
CCAALLOORRIIMMEETTRRYY
Measuring Heats of Reaction
Constant Volume
“Bomb” Calorimeter
• Burn combustible
sample.
• Measure heat evolved
in a reaction.
• Derive ΔE for
reaction.

58. CCaalloorriimmeettrryy 58
Some heat from reaction warms
water
qwater = (sp. ht.)(water mass)(ΔT)
Some heat from reaction warms
“bomb”
qbomb = (heat capacity, J/K)(ΔT)
Total heat evolved = qtotal = qwater + qbomb

59. 59
MMeeaassuurriinngg HHeeaattss ooff RReeaaccttiioonn
MMeeaassuurriinngg HHeeaattss ooff RReeaaccttiioonn
CCAALLOORRIIMMEETTRRYY
CCAALLOORRIIMMEETTRRYY
Calculate heat ooff ccoommbbuussttiioonn ooff ooccttaannee..
CC88HH1188 ++ 2255//22 OO22 ---->> 88 CCOO22 ++ 99 HH22OO
•• BBuurrnn 11..0000 gg ooff ooccttaannee
• TTeemmpp rriisseess ffrroomm 2255..0000 ttoo 3333..2200 ooCC
• CCaalloorriimmeetteerr ccoonnttaaiinnss 11220000 gg wwaatteerr
• HHeeaatt ccaappaacciittyy ooff bboommbb == 883377 JJ//KK

60. 60
MMeeaassuurriinngg HHeeaattss ooff RReeaaccttiioonn
MMeeaassuurriinngg HHeeaattss ooff RReeaaccttiioonn
CCAALLOORRIIMMEETTRRYY
CCAALLOORRIIMMEETTRRYY
Step 1 Calc. heat transferred from reaction to
water.
q = (4.184 J/g••K)(1200 g)(8.20 K) = 41,170 J
Step 2 Calc. heat transferred from reaction to
bomb.
q = (bomb heat capacity)(ΔΔT)
= (837 J/K)(8.20 K) = 6860 J
Step 3 Total heat evolved
41,170 J + 6860 J = 48,030 J
Heat of combustion of 1.00 g of octane = - 48.0 kJ

61. Rawat’s Creation-rwtdgreat@
gmail.com
rwtdgreat@yahoo.co.uk
RawatDAgreatt/LinkedIn
www.slideshare.net/
RawatDAgreatt
Google+/blogger/Facebook/
Twitter-@RawatDAgreatt
+919808050301
+919958249693