개똥벌레. Lampyridaes photinus 21.0℃ 16.3 s 27.8℃ 13.0 s
Experiments during a recent summer on a number of fireflies (small beetles, Lampyridaes photinus) showed that the average interval between flashes of individual insects was 16.3 s at 21.0°C and 13.0 s at 27.8°C.
a. What is the apparent activation energy of the reaction that controls the flashing?
b. What would be the average interval between flashes of an individual firefly at 30.0°C?
c. Compare the observed intervals and the one you calculated in part b to the rule of thumb that the Celsius temperature is 54 minus twice the interval between flashes.
섭씨 온도 = 54 – 2(발광 간격)
---------------------------------------------------
“속도 = 변위 / 시간” 이고,
발광 간격을 변위라 보면,
속도 = 발광 간격 / 시간
( 간단히, 속도 = 발광 / 시간 )
속도와 속도상수는 비례 관계이므로,
k = 발광 / 시간
a.
T_1 = 21.0℃ + 273.15 = 294.15 K 에서,
1 발광 / 16.3 s = k_1
---> k_1 = 0.0613 /s
T_2 = 27.8℃ + 273.15 = 300.95 K 에서,
1 발광 / 13.0 s = k_2
---> k_2 = 0.0769 /s
아레니우스 식
ln(k_2 / k_1) = Ea/R (1/T_1 – 1/T_2)
( R = 8.314 J/K•mol )
( 참고 https://ywpop.tistory.com/7288 )
Ea = [ln((k_2) / (k_1)) × 8.314] / [(1/T_1) - (1/T_2)]
= [ln((0.0769) / (0.0613)) × 8.314] / [(1/294.15) - (1/300.95)]
= 24539 J/mol
= 24.5 kJ/mol
b.
T_3 = 30.0℃ + 273.15 = 303.15 K
ln(k_3 / k_1) = Ea/R (1/T_1 – 1/T_3)
ln(k_3 / 0.0613) = (24539/8.314) [(1/294.15) - (1/303.15)]
k_3 = e^0.2978948 × 0.0613
= 0.0826 /s
1 / 0.0826 = 12.1 s
c.
섭씨 온도 = 54 – 2(발광 간격)
발광 간격 = (54 – 섭씨 온도) / 2
= (54 – 30.0) / 2
= 12.0 s
---> 0.1 s 차이남.
[키워드] 개똥벌레 기준문서
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