Entalpia jest termodynamiczną właściwością układu. Jest to suma energii wewnętrznej dodanej do iloczynu ciśnienia i objętości układu. Odzwierciedla zdolność do wykonywania prac niemechanicznych i zdolność do zwalniania ciepło.
Entalpia jest oznaczona jako H.; specyficzna entalpia oznaczona jako h. Typowymi jednostkami używanymi do wyrażania entalpii są dżul, kalorie lub BTU (British Thermal Unit.) Entalpia w procesie dławienia jest stała.
Zmiana entalpii jest obliczana raczej niż entalpia, częściowo dlatego, że nie można zmierzyć całkowitej entalpii systemu, ponieważ nie można poznać punktu zerowego. Można jednak zmierzyć różnicę entalpii między jednym stanem a drugim. Zmianę entalpii można obliczyć w warunkach stałego ciśnienia.
Jednym z przykładów jest strażak, który jest na drabinie, ale dym przesłaniał jego widok na ziemię. Nie widzi, ile szczebli znajduje się pod nim do ziemi, ale widzi, że w oknie są trzy szczeble, w których należy uratować osobę. W ten sam sposób nie można zmierzyć całkowitej entalpii, ale zmianę entalpii (trzy szczeble drabiny) można.
Formuły entalpii
H = E + PV
gdzie H to entalpia, E to energia wewnętrzna układu, P to ciśnienie, a V to objętość
re H = T re S + P re V.
Jakie jest znaczenie entalpii?
- Mierzenie zmiany entalpii pozwala nam ustalić, czy reakcja była endotermiczna (pochłonięte ciepło, dodatnia zmiana entalpii) czy egzotermiczna (uwolnione ciepło, ujemna zmiana entalpii).
- Służy do obliczania ciepła reakcji procesu chemicznego.
- Zmiana entalpii służy do pomiaru przepływu ciepła kalorymetria.
- Mierzy się go, aby ocenić proces dławienia lub ekspansję Joule-Thomsona.
- Entalpia służy do obliczania minimalnej mocy sprężarki.
- Zmiana entalpii zachodzi podczas zmiany stanu materii.
- Istnieje wiele innych zastosowań entalpii w inżynierii cieplnej.
Przykład zmiany w obliczeniach entalpii
Możesz wykorzystać ciepło topnienia lodu i ciepło parowania wody, aby obliczyć zmianę entalpii, gdy lód topi się w ciecz, a ciecz zamienia się w parę.
The ciepło fuzji lodu wynosi 333 J / g (co oznacza, że 333 J jest absorbowane, gdy 1 gram lodu topi się.) Ciepło odparowywanie ciekłej wody o temperaturze 100 ° C wynosi 2257 J / g.
Część A: Oblicz zmiana entalpii, ΔH, dla tych dwóch procesów.
H.2O (s) → H2O (l); ΔH =?
H.2O (l) → H2O (g); ΔH =?
Część B: Korzystając z obliczonych wartości, znajdź liczbę gramów lodu, którą możesz stopić przy użyciu ciepła 0,800 kJ.
Rozwiązanie
ZA. Ciepło syntezy i odparowywania wyrażone jest w dżulach, więc pierwszą rzeczą do zrobienia jest konwersja na kilodżule. Używając układ okresowywiemy, że 1 mol wody (H2O) wynosi 18,02 g. W związku z tym:
fuzja ΔH = 18,02 g x 333 J / 1 g
fuzja ΔH = 6,00 x 103 jot
fuzja ΔH = 6,00 kJ
odparowywanie ΔH = 18,02 g x 2257 J / 1 g
waporyzacja ΔH = 4,07 x 104 jot
odparowanie ΔH = 40,7 kJ
Tak więc zakończone reakcje termochemiczne to:
H.2O (s) → H2O (l); ΔH = +6,00 kJ
H.2O (l) → H2O (g); ΔH = + 40,7 kJ
B. Teraz wiemy, że:
1 mol H.2O (s) = 18,02 g H.2O (s) ~ 6,00 kJ
Używając tego współczynnika konwersji:
0,800 kJ x 18,02 g lodu / 6,00 kJ = 2,40 g lodu stopionego
Odpowiedź
ZA. H.2O (s) → H2O (l); ΔH = +6,00 kJ
H.2O (l) → H2O (g); ΔH = + 40,7 kJ
B. 2,40 g stopionego lodu