2η ενότητα

Θερμοχημεία

Θερμοδυναμική στον αθλητισμό (ψυχρές και θερμές κύστες)

Στους μικροτραυματισμούς αθλητών πολλές φορές γίνεται χρήση ψυχρών επιθεμάτων, όπως είναι οι κύστες με πάγο. Εναλλακτικά, αντί πάγου μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τις «ψυχρές κύστες». Μια ψυχρή κύστη είναι ένα σακουλάκι που περιέχει νιτρικό αμμώνιο, NH₄NO₃, το οποίο είναι λευκή κρυσταλλική σκόνη και νερό το οποίο χωρίζεται από το νιτρικό αμμώνιο με ειδική μεμβράνη. Όταν χρειαστούμε το ψυχρό επίθεμα, σπάμε τη μεμβράνη που χωρίζει το νιτρικό αμμώνιο από το νερό, οπότε το νιτρικό αμμώνιο αρχίζει να διαλύεται στο νερό. Η διάλυση του NH₄NO₃ είναι ενδόθερμο φαινόμενο:

NH₄NO₃(s) ⇌ NH₄⁺(aq) + NO₃⁻(aq) , ΔΗ⁰ = +26 kJ

Κατά τη διάλυση του νιτρικού αμμωνίου απορροφάται θερμότητα από το περιβάλλον, κι έτσι το τραυματισμένο μέλος του αθλητή ψύχεται.

Οι ορειβάτες, συχνά στις ορειβατικές εξορμήσεις τους κατά το χειμώνα έχουν στα σύνεργά τους «θερμές κύστες» για την περίπτωση που χρειαστεί να θερμανθούν επειγόντως. Αυτές οι «θερμές κύστες» περιέχουν, όπως και στις «ψυχρές κύστες», άλας και νερό. Η διάλυση αυτών των αλάτων πρέπει να είναι εξώθερμο φαινόμενο, ώστε να αποδώσει θερμότητα στο περιβάλλον. Τα άλατα που περιέχονται στις «θερμές κύστες» είναι συνήθως CaCl₂ ή MgSO₄, των οποίων η διάλυση στο νερό εκφράζεται με τις παρακάτω χημικές εξισώσεις: 

CaCl₂(s) ⇌ Ca²⁺(aq) + 2 Cl⁻ (aq) , ΔΗ⁰ = -81 kJ

MgSO₄(s) ⇌ Mg²⁺(aq) + SO₄²⁻ (aq) , ΔΗ⁰ = -91 kJ

Και οι δύο περιπτώσεις που αναφέρθηκαν παραπάνω, αποτελούν εφαρμογή του νόμου διατήρησης της ενέργειας (πρώτο θερμοδυναμικό αξίωμα).