AP CHEMISTRY
AIM: ENERGY
DO NOW: USING YOUR TEXTBOOKSAND PRIOR KNOWLEDGE OF CHEMISTRYTO ANSWER THE FOLLOWING QUESTIONS:
1.WHAT IS ENERGY?
2.WHAT ARE EXOTHERMIC REACTIONS?
3.WHAT ARE ENDOTHERMIC REACTIONS?
ENERGY
Law of Conservation of Energy - Energy can
neither be created or destroyed in a chemical
reaction but may be converted from one form to
another.
Energy can be assigned to one of the two
classes: potential or kinetic energy.
POTENTIAL ENERGY
Potential energy is stored energy or the energy
of position. That is, a book 8 feet off the floor
has a greater potential energy than a book 2 feet
off the floor. Potential energy is important in
chemistry because the energy stored in chemical
bonds is potential energy.
The energy liberated or absorbed in a chemical
reaction is similar in many ways to the energy
released or needed when a book is raised or
lower.
KINETIC ENERGY
Kinetic energy is the energy of motion.
Particles with high kinetic energy are moving
rapidly and those with low kinetic energy of
moving slowly. The topic of kinetic energy is
often discussed during a lesson on kinetics
(rates of reaction).
Some forms of energy are heat, light, sound,
electrical, chemical, and mechanical energy.
EXOTHERMIC
Energy is released in an
exothermic process. Any process in which energy isreleased is an exothermic process.
The burning of paper, an explosion, or the
condensation of steam are all exothermic
process.
ENDOTHERMIC
Endothermic - Energy is absorbed in an
endothermic process. Any process which
requires energy in classified as an endothermic
process.
The baking of a cake, boiling water, or
the of melting ice are all endothermic processes.
UNITS OF ENERGY
The unit of energy used in chemistry is the
“calorie” or “kilocalorie” (1000 calories).
calorie is the amount of energy needed to
change the temperature of 1.0 gram of water,
1.0°C.
HOW DO YOU FIND THE NUMBER OFCALORIES?
 
Since only water (specific heat = 1.00 calorie/gram°C) will be used for energy calculations the equationsimplifies to:
PROBLEMS?
How much heat is needed to change thetemperature of 100. grams of water from 20.°Cto 35°C?

# 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟𝑖𝑒𝑠=𝑚𝑎𝑠𝑠 𝑥 1.00 𝑐𝑎𝑙 𝑔𝑟𝑎𝑚   𝐶 𝑥 𝑡
# 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟𝑖𝑒𝑠=100𝑔 𝑥 1.00 𝑐𝑎𝑙 𝑔  𝐶 𝑥 15𝐶

			amount of energy  = 1500 calories
PROBLEMS????
 
 
HEAT OF FUSION
Hfus - energy necessary to change one gram of solidinto one gram of liquid at its melting point
 
The heat of fusion for ice is 79.72 calories/gram
# calories = mass of solid x Hfus
HEAT OF VAPORIZATION
Hvap - the energy necessary to change one gram ofliquid into one gram of vapor at its boiling point.
 
The heat of vaporization for ice is 539.4calories/gram
# calories = mass of solid x Hvap
PROBLEMS????
1. Calculate the amount of energy needed to melt200. grams of ice.
# calories = mass ice x 80 cal/gram
# calories = 200. grams x 80 cal/g
# calories = 16,000 calories
PROBLEMS????
2. How much steam can be prepared by theaddition of 2160 calories of heat a sample of water at100°C?
# calories = mass H2O x 540 cal/g
2160 calories = mass H2O x 540 cal/g
mass of H2O = 4 grams H2O
3. How many calories of heat energy are absorbed inraising the temperature of 10. grams of water  from5.0°C to 20°C
A.2.5 x 102
B.2.0 x 102
C.1.5 x 102
D.5.0 x 101
# calories = mass x specific heat x ∆ T
# calories = 10. g x 1.0 cal/ g ∙ °C (20°C - 5°C)
# calories = 150 calories = 1.5 x102 (C)
4. What is the maximum number of grams of water
at 10.°C that can be heated to 30.°C by the
addition of 40.0 calories of heat?
A.1.0 gram
B.2.0 grams
C.20 grams
D.30 grams
# calories = mass x specific heat x ∆ T
 40.0 calories = mass x 1.0 cal/ g ∙ °C (30°C - 10°C)
40.0 = 20 x mass
Mass = 2.0 grams
5. How many grams of ice can be melted at 0°C by
the addition of 4800 calories of energy?
A.60 grams
B.166 grams
C.2.1 grams
D.600 grams
# calories = mass x heat of fusion
4800 calories = mass ice  x 80 cal/ g
Mass ice = 4800 calories / 80 cal/g
Mass = 60 grams
MEASURE OF THE AVERAGE KINETIC ENERGY OFTHOSE MOLECULES. SOME OF THE MOLECULESIN THE SYSTEM ARE MOVING VERY FAST ANDSOME ARE MOVING SLOWING OR NOT MOVINGAT ALL, BUT THE TEMPERATUREMEASURES THE AVERAGE VELOCITY.
TEMPERATURE
TEMPERATURE
That is, the temperature measures the speed atwhich the molecules move. As the temperatureincreases, the average velocity increases. If thetemperature drops, the average velocity of themolecule slows down.
HEAT
Heat flows spontaneously from a body at a high
temperature to a body at a lower temperature.
Heat flows spontaneously from a body at a high
temperature to a body at a lower temperature.
Heat is transferred when faster moving, high
temperature molecules collide with slower moving,
lower temperature molecules. As a result of the
collision, the slower moving molecules speed up andthus heat up.
FAHRENHEIT
Temperatures are measured by thermometers.
The first thermometer was created by Gabriel
Fahrenheit (1686-1736). Fahrenheit noticed that
the level of some mercury in a tube rose and fell
according to how hot or cold it was in his
laboratory.
FAHRENHEIT
Fahrenheit used hisbody temperature(100°) and the lowesttemperature he couldachieve by mixing iceand salt (0°) as thefixed points on histhermometer. Thedistance betweenthese two points wasthen divided into 100equal parts.
CELSIUS
Anders Celsius (1701-1744) studied Fahrenheit’s
work and devised a thermometer using the boiling
point and freezing point of water as his fixed points.
The freezing point and boiling points of water are
more reproducible than Fahrenheit’s body
temperature and freezing point of an ice salt mixture.
 CELSIUS
Celsius divided the distancebetween the 0° mark andthe 100° mark into 100 equaldivisions. Each divisionequals 1°C.
The equation to convertfrom degrees Celsius to
degrees Fahrenheit is
°F = (°C X 9/5) + 32
KELVIN
William Thomson (1824-1907), known as Lord
Kelvin, first suggested a temperature scale which
was based on the Celsius scale but does not have
negative numbers. He achieved this by setting the
lowest possible temperature as “0."
KELVIN
The Kelvin scale uses the same fixed points, the
boiling point and freezing point of water, and the
same divisions as the Celsius scale.
ABSOLUTE ZERO
Lord Kelvin’s zero point became known as
Absolute Zero.” At absolute zero, all molecular
motion ceases.
Absolute zero is defined as the lowest possible
temperature and is believed to be -273.15°C.
STANDARD TEMPERATURE
Standard temperature is defined as 0°C or 273 K.
0°C is chosen as standard temperature because it
is easily obtained and maintained. The sample
need only to immersed in a container of melting
ice and the temperature is maintained at a constant0°C.
CONVERTING BETWEEN °C AND °K
The equation used to convert from degrees Celsius
to degrees Kelvin is:
°K = °C + 273.
Convert 100°C to degrees Kelvin.
°K = 100°C + 273 = 373 K
PROBLEMS????
Convert from 200 K to °C.
°C = 200 K - 273 = -73 °C
Perform the following conversions:
300 K = ? °C
25°C = ? K
200 °C = ? K
600 K = ? °C
PRESSURE
The Pressure is the force exerted on a given area
of an object.
Gases exert a force on their container by their
repeated collision with its sides. This force is
dependent upon three factors; the mass of the
particles, the number of particles in the container,
and their velocity which is related to their
temperature.
PRESSURE
The most common pressure measuredis the atmospheric pressure.Atmospheric pressure is created bythe weight of a column of airmolecules
from the outer limits of our atmosphereto the earth’s
surface being pulled towards thesurface of the earth by gravity.
PRESSURE
A balloon reaches acertain size becausethe force of themolecules pushingagainst the insidethe balloon equalsthe atmosphericpressure pressing onthe outside surfaceof the balloon. Ifeither of these forceschange, the size ofthe balloonchanges.
MEASURING THE PRESSURE
Atmospheric pressure ismeasured by means of a
barometer. A barometerconsists of a sealed glass
tube filled with mercury andinverted into a
container filled with mercury.The mercury in the
tube will fall until the weightof the mercury in the
tube equals the atmosphericpressure.
UNITS OF PRESSURE
The standard unit of pressureis the atmosphere,
atm. A standard atmosphereis equivalent to the
force exerted by a columnof mercury, 760 mm high.
Another unit, a mm of Hg, iscalled “torr” after
Evangelista Torricelli (1608-1647), the inventor of
the mercury barometer.
1 atm = 760 mm Hg = 14.7 lb/in2
1 atm = 760 torr = 101.325 kPa
MERCURY MANOMETER
Another method of measuring pressure is with a
mercury manometer. Any change of pressure inside
the flask changes the level of the mercury in the
manometer. Since the liquid inside the manometer ismercury, the change in height measures thechange in pressure directly.
WHAT IS THE PRESSURE INSIDE THEFLASK?
WHAT IS THE PRESSURE INSIDE THEFLASK?
WHAT IS THE PRESSURE INSIDE THEFLASK?
STP
Standard Temperature and Pressure abbreviated
“STP” is defined as a temperature of 273 K (0°C)
and one atmosphere (760 torr) pressure.
Standard temperature = 0°C or 273 K
Standard Pressure = 1 atmosphere or 760 torr
CONCLUSION
Complete worksheet with Temperature problems
Test is tomorrow
All of Chapter 1