الكيمياء التطبيقية – الديناميكا الحرارية والسلامة من الحرائق والحاسوب

ماذا تعرض

تجمع محاكاة واحدة ثلاثة موضوعات إثرائية. الديناميكا الحرارية: تبيّن العلاقة ΔG = ΔH − TΔS أن تفاعلًا ماصًا للحرارة يصحبه تغير موجب في الإنتروبي، مثل تفكك الحجر الجيري، لا يصبح تلقائيًا إلا فوق درجة حرارة معينة، نحو 1110 K. السلامة من الحرائق: يفسر مثلث الاحتراق وحدود الانفجار للميثان وغاز LPG والهيدروجين متى يشتعل مخلوط الغاز والهواء أو ينفجر، وكيف يزيل كل من الماء وCO₂ والمسحوق الجاف ضلعًا واحدًا من المثلث. الحاسوب: يوائم الانحدار الخطي خط معايرة بير–لامبرت A = ε·l·C، ويُستخدم لإيجاد تركيز مجهول.

طريقة الاستخدام

تنقّل بين الموضوعات بالتبويبات «الديناميكا الحرارية» و«الحريق والانفجار» و«الكيمياء والحاسوب». في الأول اسحب «درجة حرارة التفاعل» ولاحظ أين تتغير إشارة ΔG؛ واضغط «تغيير التفاعل» لمقارنة أمثلة طاردة للحرارة. في الثاني اضبط «تركيز الغاز القابل للاشتعال في الهواء»، واضغط «إشعال»، ثم اختر «مادة الإطفاء». في الثالث ارفع «الخطأ العشوائي في قياس الامتصاصية»، واضغط «إعادة قياس البيانات» ولاحظ معامل الارتباط.

المعاملات القابلة للتغيير

• الموضوع الحالي 1. الديناميكا الحرارية: ΔG = ΔH − TΔS, 2. الوقاية من الحرائق والانفجارات, 3. تجربة كيمياء بمساعدة الحاسوب
• درجة حرارة التفاعل 300–1500 K
• الغاز القابل للاشتعال في الهواء الميثان CH₄ (ينفجر عند 5–15%), LPG (2.1–9.5%), الهيدروجين H₂ (4–75%)
• تركيز الغاز القابل للاشتعال في الهواء 0–30 %
• مادة الإطفاء دون إطفاء, الماء (يبرّد النار), غاز CO₂ (يمنع الأكسجين), المسحوق الجاف (يعزل الوقود)
• الخطأ العشوائي في قياس الامتصاصية 0–20 %

أسئلة للاستكشاف

1. فوق أي درجة حرارة يصبح تفكك CaCO₃ تلقائيًا، ولماذا تحسم درجة الحرارة ذلك؟
2. لماذا لا ينفجر مخلوط من الميثان والهواء يحتوي على 20% ميثان عند تعريضه لشرارة؟
3. كيف يؤثر خطأ القياس الأكبر في معامل الارتباط وفي التركيز المحسوب للعينة المجهولة؟