سوال ۹۱ · شیمی
کنکور تجربی ۱۴۰۲ نوبت دوم · سوال ۹۱ · کلید رسمی سازمان سنجش
شیمی · شیمی ۲ · فصل ۲: در پی غذای سالم
کدام مورد درست است؟
نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی
پاسخ درست: گزینهٔ ۴ (کلید رسمی سازمان سنجش)
پاسخ تشریحی
برای حل سؤال باید میان «انرژی جنبشی مولکول‌ها» و «انرژی پتانسیل ناشی از برهم‌کنش آن‌ها» تفاوت بگذاریم.
گام اول: ارتباط دما و انرژی جنبشی
طبق کتاب، دما معیاری برای توصیف میانگین انرژی جنبشی ذره‌های سازندهٔ ماده است؛ بنابراین ثابت ماندن دما نشان می‌دهد میانگین انرژی جنبشی آن‌ها تغییر محسوسی نکرده است، نه اینکه همهٔ شکل‌های انرژی ثابت مانده‌اند (شیمی ۲، صفحه‌های ۵۶–۵۷).
گام دوم: بررسی جوشش آب
هنگام جوشش آب در فشار معمول، آب مایع و بخار تشکیل‌شده در دمای قرار دارند. چون دما تغییر نمی‌کند و مولکول‌ها نیز همان مولکول‌های آب هستند، میانگین انرژی جنبشی آن‌ها تغییر چندانی ندارد. گرمای جذب‌شده در این مرحله صرف غلبه بر جاذبه‌های بین‌مولکولی و افزایش انرژی پتانسیل می‌شود، نه افزایش محسوس انرژی جنبشی. بنابراین گزینهٔ چهارم درست است. نمونهٔ ذوب یخ در دمای ثابت نیز در کتاب نشان می‌دهد که جذب گرما لزوماً با افزایش دما همراه نیست (شیمی ۲، صفحه‌های ۵۹–۶۰).
گام سوم: بررسی نادرستی سایر عبارت‌ها
- گزینهٔ اول: با یکسان بودن واکنش‌دهنده‌ها و سایر شرایط، حالت گازی یک ماده نسبت به حالت مایع آن انرژی بیشتری دارد. بنابراین اگر واکنش گرماده باشد، تشکیل فراوردهٔ گازی نسبت به تشکیل مایع همان ماده، گرمای کمتری آزاد می‌کند.
- گزینهٔ دوم: گرمای واکنش به وضعیت آغازین و پایانی، از جمله حالت فیزیکی مواد، وابسته است. ثابت بودن دما و فشار این وابستگی را از بین نمی‌برد.
- گزینهٔ سوم: ثابت ماندن دما فقط دربارهٔ میانگین انرژی جنبشی اطلاعات می‌دهد؛ از آن نمی‌توان نزدیک بودن انرژی پتانسیل واکنش‌دهنده‌ها و فراورده‌ها را نتیجه گرفت، زیرا در واکنش شیمیایی پیوندها تغییر می‌کنند.
پاسخ: گزینهٔ ۴
چرا گزینه‌های دیگر نادرست‌اند
- گزینهٔ ۱: ممکن است دانش‌آموز انرژی بیشتر حالت گازی را به معنای آزاد شدن گرمای بیشتر بداند؛ درحالی‌که با یکسان بودن سایر شرایط، تشکیل فراوردهٔ گازی نسبت به مایع همان ماده، انرژی بیشتری در فراورده نگه می‌دارد و گرمای کمتری آزاد می‌کند.
- گزینهٔ ۲: ممکن است دانش‌آموز ثابت بودن دما و فشار را برای یکسان بودن گرمای واکنش کافی بداند. اما حالت فیزیکی واکنش‌دهنده‌ها نیز بر انرژی آن‌ها و در نتیجه بر گرمای واکنش اثر دارد.
- گزینهٔ ۳: این گزینه از تعمیم نادرست ارتباط دما و انرژی جنبشی به انرژی پتانسیل ناشی می‌شود. ثابت بودن دما به معنای نزدیک بودن انرژی پتانسیل واکنش‌دهنده‌ها و فراورده‌ها نیست؛ تغییر پیوندها می‌تواند با تغییر چشمگیر انرژی پتانسیل همراه باشد.
راهنمایی قدم‌به‌قدم (پیش از دیدن پاسخ)
- بخش «دمای یک ماده از چه خبر می‌دهد؟» را مرور کنید: دما معیاری برای کدام بخش از انرژی ذره‌های سازندهٔ ماده است؟
- افزایش انرژی یک ماده الزاماً با افزایش دما همراه نیست؛ هنگام تغییر حالت، گرمای دریافتی می‌تواند صرف غلبه بر جاذبه‌های بین‌مولکولی شود.
- برای بررسی جوشش، ابتدا دمای مایع و بخار تازه‌تشکیل‌شده را مقایسه کنید؛ سپس مشخص کنید گرمای دریافتی بیشتر بر جنبش مولکول‌ها اثر می‌گذارد یا بر انرژی ناشی از فاصله و برهم‌کنش آن‌ها.