ทำไมเอนทาลปีเป็นสถานที่ให้บริการที่กว้างขวาง? + ตัวอย่าง

อย่างแรกคุณสมบัติที่กว้างขวางนั้นขึ้นอยู่กับปริมาณของวัสดุที่มีอยู่ ตัวอย่างเช่นมวลเป็นคุณสมบัติที่กว้างขวางเพราะถ้าคุณเพิ่มปริมาณวัสดุเป็นสองเท่า คุณสมบัติที่เข้มข้นคือคุณสมบัติที่ไม่ขึ้นอยู่กับปริมาณของวัสดุที่มีอยู่ ตัวอย่างคุณสมบัติที่เข้มข้นคืออุณหภูมิ # T # และความดัน # P #.

Enthalpy เป็นการวัดปริมาณความร้อนดังนั้นยิ่งมวลของสารใด ๆ มากเท่าใดปริมาณความร้อนก็จะมากขึ้นตามอุณหภูมิและความดัน

ในทางเทคนิคแล้วเอนทาลปีถูกกำหนดให้เป็นส่วนหนึ่งของความจุความร้อนที่ความดันคงที่จากศูนย์สัมบูรณ์ถึงอุณหภูมิที่น่าสนใจรวมถึงการเปลี่ยนแปลงเฟสใด ๆ ตัวอย่างเช่น, #DeltaH = int_ (T_ (0K)) ^ (T_ "เป้าหมาย") C_PdT #

# = int_ (T_ (0K)) ^ (T_ "หลอมรวม") C_PdT + DeltaH_ "หลอมรวม" + int_ (T_ "หลอมรวม") ^ (T_ "vap") C_PdT + DeltaH_ "vap" + int_ (T_ "vap") ^ (T_ "เป้าหมาย") C_PdT #

ถ้าเราคิดว่าอุณหภูมิที่น่าสนใจสูงกว่าจุดเดือด จากนั้นเราจะผ่าน #T_ (0K) -> T_ "หลอม" -> T_ "vap" -> T_ "เป้าหมาย" #.

หากตัวอย่างสองตัวอย่างมีอุณหภูมิและความดันเท่ากันยกเว้นตัวอย่าง B ที่มีมวลเป็นสองเท่าของตัวอย่าง A ดังนั้นเอนทาลปีของตัวอย่าง B จะเป็นสองเท่าของตัวอย่าง A

นั่นเป็นเหตุผลที่ค่า enthalpy มักจะถูกยกมาเป็น J / mol หรือ kJ / mol ถ้าคุณคูณมูลค่าที่ยกมาด้วยจำนวนโมลของสารคุณจะได้เอนทาลปีเป็น J หรือ kJ

ตอบ:

Enthalpy by definition (หน่วยของ J) เป็นคุณสมบัติที่กว้างขวางเนื่องจากเป็นสัดส่วนกับปริมาณของส่วนประกอบในระบบในมือ อย่างไรก็ตามมันยังเป็นคุณสมบัติที่เข้มข้นเมื่อเสนอในหน่วย kJ / mol หรือ kJ / kg

คำอธิบาย:

เอนทัล, # H #ถูกกำหนดให้เป็น

#H = U + pV #

# U = "พลังงานภายใน" #

# p = "ความดัน" #

# v = "ปริมาณ" #

อย่างไรก็ตามเราไม่สามารถวัดเอนทัลปีทั้งหมดของระบบได้โดยตรงดังนั้นเราสามารถวัดการเปลี่ยนแปลงในเอนทาลปีได้โดยตรงเท่านั้น

การเปลี่ยนแปลงของเอนทัลปีคือการเปลี่ยนแปลงของความร้อนหรือการดูดซับที่ความดันคงที่ในปฏิกิริยา / กระบวนการเฉพาะ

การเปลี่ยนแปลงเอนทัลปีที่ความดันคงที่จะได้รับในขณะนี้

# H = U + p V #

หน่วย SI สำหรับการเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีคือจูล (J) และขึ้นอยู่กับจำนวนส่วนประกอบในระบบที่คุณมี ยิ่งคุณมีสารมากเท่าใดความร้อนจะถูกดูดซับหรือปล่อยออกมามากขึ้นสำหรับการเปลี่ยนแปลงที่กำหนด ตัวอย่างเช่นการระเหยไอน้ำ 100 กรัมใช้พลังงานเป็นสองเท่าของกระบวนการเดียวกันกับน้ำ 50 กรัม สิ่งนี้ทำให้เอนทาลปีเป็นทรัพย์สินที่กว้างขวาง

อย่างไรก็ตามตารางของค่าเอนทัลปีนั้นมักถูกยกมาเป็นโมลเอนทาลปี (kJ / mol) และเอนทาลปีที่เฉพาะเจาะจง (kJ / kg) คุณสมบัติเหล่านี้มีความเข้มข้นเนื่องจากคำนึงถึงปริมาณของส่วนประกอบ (หนึ่งโมลหรือหนึ่งกิโลกรัม)

มีการเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีหลายประเภทเช่นการเปลี่ยนเฟสปฏิกิริยาเอนทาลปีและอื่น ๆ พวกเขาสามารถได้รับใน kJ หรือ kJ / mol ตัวไหนที่บอกได้ว่ามันเป็นคุณสมบัติที่เข้มข้นหรือกว้างขวาง

นี่คือเหตุผลของฉันโดยวิธีของตัวอย่างและการเปรียบเทียบ โปรดทราบว่าเราใช้ kJ แทน J เนื่องจากเป็นสิ่งที่ใช้กันทั่วไป

เพื่อระเหยน้ำหนึ่งโมลที่ 298 K

# H = 44 "kJ" #

หรือ

# H_ "vap" (H_2O) = 44 "kJ / mol" #

ปริมาณสองปริมาณนี้สัมพันธ์กันโดยนิพจน์

# H_ "vap" (H_2O) = (H) / n #

การเปลี่ยนแปลงเอนทัลปี (# ΔH #) กว้างขวางในขณะที่กรามเอนทัลปีของการระเหย (# ΔH_ "VAP" (H_2O) #) เข้มข้น

ทีนี้ลองดูความหนาแน่นซึ่งเป็นสมบัติที่เข้มข้น สมการสองข้อต่อไปนี้เปรียบได้

# "ความหนาแน่น" = "มวล" / "ปริมาณ" #

และ

# H_ "vap" (H_2O) = (H) / n #

การเปลี่ยนแปลงเอนทัลปีสำหรับจำนวนหนึ่ง (n) ได้รับใน kJ โดย

# H = H_ "vap" (H_2O) * n #

เช่นเดียวกับมวลในปริมาณที่กำหนดของสาร

# "มวล" = "ความหนาแน่น" * "ปริมาณ" #

ดังนั้นคุณจะเห็น

# "ความหนาแน่น" - = ΔH_ "VAP" (H_2O) #

# "มวล" - = ΔH #

# "ความหนาแน่น" # และ # ΔH_ "VAP" (H_2O) # มีความเข้มข้นในขณะที่ #"มวล"# และ # ΔH # มีความกว้างขวาง