Miksi entalpia on laaja ominaisuus? + Esimerkki

Ensinnäkin laaja ominaisuus on sellainen, joka riippuu läsnä olevan materiaalin määrästä. Esimerkiksi massa on laaja ominaisuus, koska jos kaksinkertaistat materiaalin määrän, massa kaksinkertaistuu. Intensiivinen ominaisuus ei ole riippuvainen läsnä olevan materiaalin määrästä. Esimerkkejä intensiivisistä ominaisuuksista ovat lämpötila # T # ja paine # P #.

Entopia on lämpöpitoisuuden mitta, joten mitä suurempi on minkä tahansa aineen massa, sitä suurempi on lämpö, jota se voi pitää missä tahansa tietyssä lämpötilassa ja paineessa.

Teknisesti entalpia määritellään lämpökapasiteetin integraaliksi vakiopaineessa absoluuttisesta nollasta kiinnostavaan lämpötilaan, mukaan lukien mahdolliset vaihemuutokset. Esimerkiksi, #DeltaH = int_ (T_ (0K)) ^ (T_ "tavoite") C_PdT #

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

jos oletetaan, että kiinnostava lämpötila on kiehumispisteen yläpuolella. Sitten menemme läpi #T_ (0K) -> T_ "fus" -> T_ "vap" -> T_ "tavoite" #.

Jos kaksi näytettä ovat identtisiä samassa lämpötilassa ja paineessa, paitsi että näytteellä B on kaksi kertaa näytteen A massa, näytteen B entalpia on kaksi kertaa näytteen A entalpia.

Siksi entalpia-arvot on yleensä noteerattu J / mol tai kJ / mol. Jos kerrot noteeratun arvon aineen moolien määrällä, saat entalpian J: ssä tai kJ: ssä.

Vastaus:

Entalpia määritelmän mukaan (J: n yksiköt) on laaja ominaisuus, joka on verrannollinen käsillä olevan järjestelmän komponenttien määrään. Se on kuitenkin myös intensiivinen ominaisuus, kun se on mainittu kJ / mol tai kJ / kg.

Selitys:

entalpia, # H #, määritellään

#H = U + pV #

# U = "sisäinen energia" #

# P = "paine" #

# V = "tilavuus" #

Emme kuitenkaan voi suoraan mitata järjestelmän kokonaista entalpiaa, joten voimme mitata vain muutoksia entalpiassa.

Muutos entalpiassa on lämpö, joka kehittyy tai absorboi vakiopaineessa tietyssä reaktiossa / prosessissa.

Tämä entalpian muutos vakiopaineessa on nyt annettu

# H = U + p V #

SI-yksikkö entalpiamuutokselle on joule (J), ja se riippuu siitä, kuinka paljon järjestelmän osista on. Mitä enemmän aineesta (aineista) sinulla on, sitä enemmän lämpöä voidaan absorboida tai vapauttaa tiettyyn muutokseen. Esimerkiksi 100 g: n veden höyrystäminen vie kaksinkertaisen energiamäärän samana prosessina 50 g: aan vettä. Tämä tekee entalpiasta laajaa omaisuutta.

Entalpia-arvoja koskevat taulukot mainitaan kuitenkin yleensä mooli- entalpiana (kJ / mol) ja spesifisenä entalpiana (kJ / kg). Nämä ovat intensiivisiä ominaisuuksia, koska niissä on jo otettu huomioon komponenttien määrä (yksi mooli tai yksi kg).

On olemassa useita erilaisia entalpian muutoksia, kuten vaihemuutokset, reaktion entalpiat ja niin edelleen. Ne voidaan antaa kJ: na tai kJ / mol. Joka sanoo, onko kyseessä intensiivinen tai laaja ominaisuus.

Seuraavassa on esimerkki ja analogia. Huomaa, että käytämme kJ: tä J: n sijaan, koska sitä käytetään yleisesti.

Höyrystää yksi mooli vettä 298 K: ssa

# H = 44 "kJ" #

tai

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

Nämä kaksi määriä liittyvät lausekkeeseen

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

Entalpian muutos (# AH #) on laaja, kun taas höyrystymisen molaarinen entalpia (# ΔH_ "VAP" (H_2O) #) on intensiivinen.

Katsokaamme nyt tiheys, joka on intensiivinen ominaisuus. Seuraavat kaksi yhtälöä ovat vertailukelpoisia

# "Tiheys" = "massa" / "tilavuus" #

ja

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

Entalpian muutos tietylle määrälle (n) annetaan kJ: na

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

samoin kuin tietyn aineen tilavuuden antama massa

# "Massa" = "tiheys" * "volyymin" #

Niin näet

# "Tiheys" - = ΔH_ "VAP" (H_2O) #

# "Massa" - = AH #

#"tiheys"# ja # ΔH_ "VAP" (H_2O) # ovat intensiivisiä, kun taas #"massa"# ja # AH # ovat laajoja.