Tại sao enthalpy là một tài sản rộng lớn? + Ví dụ

Tại sao enthalpy là một tài sản rộng lớn? + Ví dụ
Anonim

Đầu tiên, một tài sản rộng lớn là một tài sản phụ thuộc vào số lượng vật liệu hiện tại. Ví dụ: khối lượng là một tài sản rộng rãi vì nếu bạn nhân đôi số lượng vật liệu, khối lượng sẽ tăng gấp đôi. Một tài sản chuyên sâu là một tài sản không phụ thuộc vào số lượng vật chất hiện tại. Ví dụ về các đặc tính chuyên sâu là nhiệt độ # T # và áp lực # P #.

Enthalpy là thước đo hàm lượng nhiệt, vì vậy khối lượng của bất kỳ chất nào càng lớn, lượng nhiệt mà nó có thể giữ ở bất kỳ nhiệt độ và áp suất cụ thể nào càng lớn.

Về mặt kỹ thuật, enthalpy được định nghĩa là tích phân của công suất nhiệt ở áp suất không đổi từ 0 tuyệt đối đến nhiệt độ quan tâm, bao gồm mọi thay đổi pha. Ví dụ, #DeltaH = int_ (T_ (0K)) ^ (T_ "mục tiêu") C_PdT #

# = int_ (T_ (0K)) ^ (T_ "fus") C_PdT + DeltaH_ "fus" + int_ (T_ "fus") ^ (T_ "vap") C_PdT + DeltaH_ "vap" + int_ (T_ "vap") ^ (T_ "mục tiêu") C_PdT #

nếu chúng ta cho rằng nhiệt độ quan tâm cao hơn điểm sôi. Sau đó, chúng tôi đi qua #T_ (0K) -> T_ "fus" -> T_ "vap" -> T_ "mục tiêu" #.

Nếu hai mẫu giống hệt nhau ở cùng nhiệt độ và áp suất, ngoại trừ mẫu B có khối lượng gấp đôi mẫu A, thì độ hấp thụ của mẫu B gấp đôi mẫu A.

Đó là lý do tại sao giá trị entanpy thường được trích dẫn là J / mol hoặc kJ / mol. Nếu bạn nhân giá trị được trích dẫn với số mol chất, bạn sẽ nhận được entanpy trong J hoặc kJ.

Câu trả lời:

Enthalpy theo định nghĩa (đơn vị của J) là một thuộc tính rộng rãi vì nó tỷ lệ thuận với số lượng các thành phần trong hệ thống trong tay. Tuy nhiên, nó cũng là một tài sản chuyên sâu khi được trích dẫn bằng kJ / mol hoặc kJ / kg.

Giải trình:

Entanpi # H #, được định nghĩa là

#H = U + pV #

# U = "năng lượng bên trong" #

# p = "áp lực" #

# V = "âm lượng" #

Tuy nhiên, chúng ta không thể đo trực tiếp tổng số entanpy của một hệ thống, vì vậy chúng ta chỉ có thể đo lường các thay đổi trong entanpy.

Một thay đổi trong enthalpy là nhiệt phát triển hoặc hấp thụ ở áp suất không đổi trong một phản ứng / quá trình cụ thể.

Sự thay đổi entanpy này ở áp suất không đổi được đưa ra bởi

# H = U + p V #

Đơn vị SI cho một thay đổi enthalpy là joule (J), và nó phụ thuộc vào bao nhiêu thành phần trong hệ thống bạn có. Bạn càng có nhiều chất, nhiệt lượng có thể được hấp thụ hoặc giải phóng càng nhiều cho một thay đổi nhất định. Ví dụ, bốc hơi 100 g nước cần gấp đôi lượng năng lượng như cùng một quy trình cho 50 g nước. Điều này làm cho enthalpy một tài sản rộng lớn.

Tuy nhiên, bảng giá trị entanpy thường được trích dẫn là entanpy mol (kJ / mol) và entanpy cụ thể (kJ / kg). Đây là những thuộc tính chuyên sâu vì chúng đã tính đến số lượng của các thành phần (một mol hoặc một kg).

Có một số loại thay đổi entanpy khác nhau như thay đổi pha, entanpy của phản ứng và vv. Chúng có thể được cho bằng kJ hoặc kJ / mol. Cái nào ra lệnh cho dù đó là một tài sản chuyên sâu hay rộng rãi.

Đây là lý do của tôi bằng một ví dụ và một sự tương tự. Lưu ý rằng chúng tôi đang sử dụng kJ thay vì J, vì đó là những gì thường được sử dụng.

Làm bay hơi một mol nước ở 298 K

# H = 44 "kJ" #

hoặc là

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

Hai đại lượng này có liên quan bởi biểu thức

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

Sự thay đổi entanpy (# #H #) là rộng rãi, trong khi entanpy mol của hơi hóa (# H_ "vap" (H_2O) #) là chuyên sâu.

Bây giờ chúng ta hãy xem mật độ, đó là một tài sản chuyên sâu. Hai phương trình sau là tương đương

# "mật độ" = "khối lượng" / "khối lượng" #

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

Sự thay đổi entanpy cho một lượng nhất định (n) được tính bằng kJ bởi

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

giống như khối lượng trong một thể tích nhất định của chất được cho bởi

# "khối lượng" = "mật độ" * "khối lượng" #

Bạn thấy đó

# "mật độ" - = H_ "vap" (H_2O) #

# "khối lượng" - = H #

#"tỉ trọng"## H_ "vap" (H_2O) # là chuyên sâu, trong khi #"khối lượng"## #H # có phạm vi rộng.