|
شیمی دوازدهم صفحه ۷۸ - با هم بیندیشیم
شکل زیر نمایی از فناوری پیشرفته برای تولید انرژی الکتریکی از پرتوهای خورشیدی را نشان میدهد. با توجه به شکل به پرسشها پاسخ دهید.
(تصویر شامل بخشهای: آینهها، برج گیرنده، شاره A، منبع ذخیره انرژی گرمایی، بخار داغ، مولد، سردکننده)
۱- مشخص کنید هر یک از جملههای زیر، توصیف کدام بخش از این فناوری است؟
آ) پرتوهای خورشیدی را روی برج گیرنده متمرکز میکنند.
ب) شارهای بسیار داغ که باعث تولید بخار داغ میشود.
پ) شارهای که توربین را به حرکت در میآورد.
پاسخ تشریحی و گام به گام شیمی دوازدهم صفحه ۷۸ - با هم بیندیشیم
سلام به شیمیدانهای آیندهساز! در این بخش با یک فناوری پاک و پیشرفته برای تولید برق آشنا میشویم که در آن به جای سوختهای فسیلی، از گرمای خورشید استفاده میشود.
**تحلیل بخشهای مختلف سیستم:**
* **پاسخ آ:** این جمله توصیف **آینهها** است.
تعداد زیادی آینه متحرک در محوطه نصب شدهاند که با تعقیب خورشید، پرتوهای نوری را بازتاب داده و آنها را در یک نقطه کوچک روی **برج گیرنده** متمرکز میکنند تا دمای بسیار بالایی ایجاد شود.
* **پاسخ ب:** این جمله توصیف **شاره A (نمک مذاب)** است.
این شاره در برج گیرنده داغ شده و سپس به یک مبدل حرارتی میرود. در آنجا گرمای خود را به آب میدهد تا آب به **بخار داغ** تبدیل شود.
* **پاسخ پ:** این جمله توصیف **بخار داغ (بخار آب)** است.
بخار آب پرفشار حاصل از مبدل حرارتی، به سمت **مولد (توربین و ژنراتور)** هدایت شده و با برخورد به پرههای توربین، آن را به چرخش درآورده و انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل میکند.
شیمی دوازدهم صفحه ۷۸ - تمرین ۲
۲- با توجه به جدول زیر به پرسشها پاسخ دهید:
| ماده | نقطه ذوب ($^{\circ}C$) | نقطه جوش ($^{\circ}C$) |
| :--- | :---: | :---: |
| $N_{2}$ | -۲۱۰ | -۱۹۶ |
| $HF$ | -۸۳ | ۱۹ |
| $NaCl$ | ۸۰۱ | ۱۴۱۳ |
آ) کدام ماده در گسترهٔ دمایی کمتری به حالت مایع است؟ چرا؟
ب) کدام ماده را به جای شاره A پیشنهاد میکنید؟ چرا؟
پاسخ تشریحی و گام به گام شیمی دوازدهم صفحه ۷۸ - تمرین ۲
در این تمرین میخواهیم یاد بگیریم چگونه از دادههای دمایی برای انتخاب مواد مناسب در صنعت استفاده کنیم.
**پاسخ بخش آ:**
ماده **$N_{2}$ (نیتروژن)** در گسترهٔ دمایی کمتری به حالت مایع است.
**دلیل علمی:**
گستره دمایی حالت مایع برابر است با تفاوت نقطه ذوب و نقطه جوش.
برای نیتروژن این تفاوت برابر است با: $(-196) - (-210) = 14^{\circ}C$
برای $HF$ این تفاوت برابر است با: $19 - (-83) = 102^{\circ}C$
برای $NaCl$ این تفاوت برابر است با: $1413 - 801 = 612^{\circ}C$
بنابراین نیتروژن با فقط ۱۴ درجه سانتیگراد فاصله، کمترین بازه مایع بودن را دارد.
**پاسخ بخش ب:**
ماده **$NaCl$ (سدیم کلرید)** را به جای شاره A پیشنهاد میکنیم.
**دلیل:**
۱- شاره A باید بتواند در دماهای بسیار بالای برج گیرنده بدون تبخیر شدن، به حالت **مایع** باقی بماند. $NaCl$ گستره مایع بودن بسیار وسیع و نقطه جوش بسیار بالایی ($1413^{\circ}C$) دارد.
۲- سدیم کلرید به عنوان یک ترکیب یونی، ظرفیت گرمایی بالایی دارد و میتواند مقدار زیادی انرژی گرمایی را در خود ذخیره کرده و به منبع ذخیره انتقال دهد.
شیمی دوازدهم صفحه ۷۸ - تمرین ۳
۳- با خط زدن واژه نادرست در هر مورد، جملهٔ زیر را کامل کنید.
مطابق یک قاعدهٔ کلی هر چه تفاوت بین نقطه ذوب و جوش یک مادهٔ خالص بیشتر / کمتر باشد، آن ماده در گسترهٔ دمایی بیشتری به حالت مایع بوده و نیروهای جاذبه میان ذرههای سازندهٔ مایع قویتر / ضعیفتر است.
پاسخ تشریحی و گام به گام شیمی دوازدهم صفحه ۷۸ - تمرین ۳
این جمله به یک رابطه مهم بین خواص فیزیکی و نیروهای بینذرهای اشاره دارد. عبارت صحیح به این صورت است:
«مطابق یک قاعدهٔ کلی هر چه تفاوت بین نقطه ذوب و جوش یک مادهٔ خالص **بیشتر** باشد، آن ماده در گسترهٔ دمایی بیشتری به حالت مایع بوده و نیروهای جاذبه میان ذرههای سازندهٔ مایع **قویتر** است.»
**توضیح مفهومی:**
وقتی نیروهای جاذبه (مثل پیوند یونی در نمک طعام) بسیار قوی باشند، ذرات به سختی از هم جدا میشوند.
این باعث میشود که ماده حتی پس از ذوب شدن، تمایل زیادی داشته باشد که در حالت مایع بماند و برای تبدیل شدن به گاز به دمای بسیار بسیار بالاتری نیاز داشته باشد.
به همین دلیل بازه دمایی حالت مایع در ترکیبات یونی بسیار بزرگتر از ترکیبات مولکولی ضعیف است.
