Ορισμός ενθαλπίας στη χημεία και τη φυσική

Η ενθαλπία είναι μια θερμοδυναμική ιδιοκτησία ενός συστήματος. Είναι το άθροισμα της εσωτερικής ενέργειας που προστίθεται στο προϊόν της πίεσης και του όγκου του συστήματος. Αντικατοπτρίζει την ικανότητα να κάνει μη μηχανολογική εργασία και την ικανότητα απελευθέρωσης θερμότητα.

Η ενθαλπία υποδηλώνεται ως H; συγκεκριμένη ενθαλπία που υποδηλώνεται ως h. Οι κοινές μονάδες που χρησιμοποιούνται για την έκφραση της ενθαλπίας είναι οι joule, θερμίδες ή BTU (British Thermal Unit.) Η ενθαλπία σε μια διαδικασία στραγγαλισμού είναι σταθερή.

Η αλλαγή στην ενθαλπία υπολογίζεται μάλλον παρά στην ενθαλπία, εν μέρει επειδή η συνολική ενθαλπία ενός συστήματος δεν μπορεί να μετρηθεί αφού είναι αδύνατο να γνωρίζουμε το μηδενικό σημείο. Ωστόσο, είναι δυνατή η μέτρηση της διαφοράς στην ενθαλπία μεταξύ μιας κατάστασης και μιας άλλης. Η μεταβολή της ενθαλπίας μπορεί να υπολογιστεί υπό συνθήκες σταθερής πίεσης.

Ένα παράδειγμα είναι ένας πυροσβέστης που βρίσκεται σε μια σκάλα, αλλά ο καπνός έχει αποκρύψει την άποψή του για το έδαφος. Δεν μπορεί να δει πόσα σκαλοπάτια είναι κάτω από αυτόν στο έδαφος, αλλά μπορεί να δει ότι υπάρχουν τρία σκαλοπάτια στο παράθυρο όπου πρέπει να διασώσει ένα άτομο. Με τον ίδιο τρόπο, η συνολική ενθαλπία δεν μπορεί να μετρηθεί, αλλά η αλλαγή στην ενθαλπία (τρεις κλίμακες σκάλας) μπορεί.

Η = Ε + Ρν

όπου H είναι ενθαλπία, Ε είναι εσωτερική ενέργεια του συστήματος, Ρ είναι πίεση, και V είναι όγκος

ρε H = Τ ρε S + P ρε V

• Η μέτρηση της αλλαγής στην ενθαλπία μας επιτρέπει να προσδιορίσουμε αν μια αντίδραση ήταν ενδοθερμική (απορροφημένη θερμότητα, θετική αλλαγή στην ενθαλπία) ή εξωθερμική (απελευθερωμένη θερμότητα, αρνητική αλλαγή στην ενθαλπία).
• Χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της θερμότητας αντίδρασης μιας χημικής διαδικασίας.
• Η αλλαγή στην ενθαλπία χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της ροής θερμότητας στο θερμιδομετρία.
• Μετράται για να εκτιμηθεί η διαδικασία στραγγαλισμού ή η επέκταση Joule-Thomson.
• Η ενθαλπία χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της ελάχιστης ισχύος ενός συμπιεστή.
• Η αλλαγή ενθαλπίας εμφανίζεται κατά τη διάρκεια αλλαγής της κατάστασης της ύλης.
• Υπάρχουν πολλές άλλες εφαρμογές ενθαλπίας στην θερμική μηχανική.

Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τη θερμότητα σύντηξης πάγου και θερμότητας εξάτμισης νερού για να υπολογίσετε την αλλαγή ενθαλπίας όταν ο πάγος λιώσει σε ένα υγρό και το υγρό μετατρέπεται σε ατμό.

ο θερμότητα σύντηξης του πάγου είναι 333 J / g (δηλαδή 333 J απορροφάται όταν 1 γραμμάριο πάγου λιώνει.) Η θερμότητα του εξάτμιση του υγρού νερού στους 100 ° C είναι 2257 J / g.

Μέρος Α: Υπολογίστε το αλλαγή στην ενθαλπία, ΔH, για αυτές τις δύο διαδικασίες.

H₂O (s) → Η₂O (1). ΔΗ =?
H₂O (1) → Η₂O (g). ΔΗ =?
Μέρος B: Χρησιμοποιώντας τις τιμές που υπολογίσατε, βρείτε τον αριθμό των γραμμαρίων πάγου που μπορείτε να λιώσετε χρησιμοποιώντας 0.800 kJ θερμότητας.

Λύση
ΕΝΑ. Οι θερμότητες σύντηξης και εξάτμισης είναι σε joules, οπότε το πρώτο πράγμα που πρέπει να κάνετε είναι να μετατρέψετε σε kilojoules. Χρησιμοποιώντας την Περιοδικός Πίνακας, γνωρίζουμε ότι 1 γραμμομόριο νερού (Η₂Ο) είναι 18,02 g. Επομένως:
σύντηξη ΔΗ = 18.02 g χ 333 J / 1 g
σύντηξη ΔΗ = 6,00 χ 10³ J
σύντηξη ΔΗ = 6.00 kJ
εξάτμιση ΔΗ = 18.02 g χ 2257 J / 1 g
εξάτμιση ΔΗ = 4,07 χ 10⁴ J
εξάτμιση ΔΗ = 40,7 kJ
Έτσι οι ολοκληρωμένες θερμοχημικές αντιδράσεις είναι:
H₂O (s) → Η₂O (1). ΔΗ = +6.00 kJ
H₂O (1) → Η₂O (g). ΔΗ = +40,7 kJ
ΣΙ. Τώρα γνωρίζουμε ότι:
1 mol Η₂Ο (δ) = 18,02 g Η₂O (s) ~ 6,00 kJ
Χρησιμοποιώντας αυτόν τον συντελεστή μετατροπής:
0.800 kJ χ 18.02 g πάγου / 6.00 kJ = 2.40 g πάγου που τήκεται

ΕΝΑ. H₂O (s) → Η₂O (1). ΔΗ = +6.00 kJ

H₂O (1) → Η₂O (g). ΔΗ = +40,7 kJ

ΣΙ. 2,40 g πάγου τήκεται