Entalpian määritelmä kemiassa ja fysiikassa

Entalpia on järjestelmän termodynaaminen ominaisuus. Se on järjestelmän paineen ja tilavuuden tuotteeseen lisätyn sisäisen energian summa. Se kuvastaa kykyä tehdä ei-mekaanisia töitä ja kyky vapautua lämpö.

Entalpia merkitään H; spesifinen entalpia, jota merkitään h. Tavallisia yksiköitä, joita käytetään entalpian ilmaisemiseen, ovat joule-, kalori- tai BTU (British Thermal Unit). Entalpia kuristusprosessissa on vakio.

Entalpian muutos lasketaan entalpian sijasta, osittain siksi, että järjestelmän kokonais entalpiaa ei voida mitata, koska nollakohdan tunteminen on mahdotonta. Kuitenkin on mahdollista mitata entalpian ero tilojen välillä. Entalpian muutos voidaan laskea vakiopaineolosuhteissa.

Yksi esimerkki on palomies, joka on tikkaita, mutta savu on peittänyt hänen näkymän maahan. Hän ei näe, kuinka monta kourua on hänen alapuolellaan maahan, mutta voi nähdä, että ikkunassa on kolme askelmaa, joissa henkilö on pelastettava. Samalla tavoin kokonais entalpiaa ei voida mitata, mutta entalpian muutos (kolme tikasrynsiä) voi.

H = E + PV

missä H on entalpia, E on järjestelmän sisäinen energia, P on paine ja V on tilavuus

d H = T d S + P d V

• Entalpian muutoksen mittaaminen antaa meille mahdollisuuden määrittää, oliko reaktio endoterminen (absorboitunut lämpö, ​​positiivinen muutos entalpiassa) vai eksoterminen (vapautunut lämpö, ​​negatiivinen muutos entalpiassa.)
• Sitä käytetään laskemaan kemiallisen prosessin reaktiolämpö.
• Entalpian muutoksella mitataan lämpövirtausta kalorimetriaa.
• Se mitataan kuristusprosessin tai Joule-Thomson-laajennuksen arvioimiseksi.
• Entalpiaa käytetään kompressorin minimitehon laskemiseen.
• Entalpian muutos tapahtuu aineen tilan muutoksen aikana.
• Lämpötekniikassa on monia muita entalpian sovelluksia.

Voit käyttää jään sulamislämpöä ja veden höyrystymislämpöä entalpian muutoksen laskemiseen, kun jää sulaa nesteeksi ja neste muuttuu höyryksi.

sulamisen lämpö jää on 333 J / g (eli 333 J absorboituu, kun 1 gramma jäätä sulaa.) höyrystyminen Nestemäinen vesi 100 ° C: ssa on 2257 J / g.

Osa A: Laske entalpian muutos, ΔH, näille kahdelle prosessille.

H₂O (s) → H₂O (l); AH =?
H₂O (l) → H₂O (g); AH =?
Osa B: Laske laskemiesi arvojen perusteella, kuinka monta grammaa jäätä voi sulattaa käyttämällä 0,800 kJ lämpöä.

Ratkaisu
A. Fuusio- ja höyrystymislämpö ovat jouleina, joten ensimmäinen tehtävä on muuntaa kilojouleiksi. Käyttämällä jaksollinen järjestelmä, tiedämme sen 1 moolia vettä (H₂O) on 18,02 g. Siksi:
fuusio AH = 18,02 g x 333 J / 1 g
fuusio AH = 6,00 x 10³ J
fuusio AH = 6,00 kJ
höyrystyminen AH = 18,02 g x 2257 J / 1 g
höyrystyminen AH = 4,07 x 10⁴ J
höyrystyminen AH = 40,7 kJ
Joten valmis lämpökemialliset reaktiot ovat:
H₂O (s) → H₂O (l); AH = +6,00 kJ
H₂O (l) → H₂O (g); AH = +40,7 kJ
B. Nyt tiedämme, että:
1 mooli H₂O (s) = 18,02 g H₂O (s) ~ 6,00 kJ
Tämän muuntokertoimen käyttäminen:
0,800 kJ x 18,02 g jäätä / 6,00 kJ = 2,40 g jään sulanut

A. H₂O (s) → H₂O (l); AH = +6,00 kJ

H₂O (l) → H₂O (g); AH = +40,7 kJ

B. 2,40 g jään sulanut