Enthalpiedefinitie in chemie en natuurkunde
Share
Enthalpy is een thermodynamische eigenschap van een systeem. Het is de som van de interne energie die wordt toegevoegd aan het product van de druk en het volume van het systeem. Het weerspiegelt het vermogen om niet-mechanisch werk te doen en het vermogen om warmte af te geven.
Enthalpie wordt aangeduid als H; specifieke enthalpie aangeduid als h. Veelgebruikte eenheden om enthalpie uit te drukken zijn de joule, calorie of BTU (British Thermal Unit.) Enthalpie in een smoorproces is constant.
Verandering in enthalpie wordt berekend in plaats van enthalpie, deels omdat de totale enthalpie van een systeem niet kan worden gemeten, omdat het onmogelijk is om het nulpunt te kennen. Het is echter mogelijk om het verschil in enthalpie tussen de ene toestand en de andere te meten. Enthalpieverandering kan worden berekend onder omstandigheden van constante druk.
Een voorbeeld is van een brandweerman die op een ladder staat, maar de rook heeft zijn zicht op de grond verborgen. Hij kan niet zien hoeveel sporten er onder hem op de grond liggen, maar hij kan zien dat er drie sporten aan het raam zijn waar een persoon moet worden gered. Op dezelfde manier kan totale enthalpie niet worden gemeten, maar verandering in enthalpie (drie laddersporten) wel.
Enthalpie-formules
H = E + PV
waarbij H enthalpie is, E interne energie van het systeem is, P druk is en V volume is
d H = T d S + P d V
Wat is het belang van enthalpie?
- Door de verandering in enthalpie te meten, kunnen we bepalen of een reactie endotherm (geabsorbeerde warmte, positieve verandering in enthalpie) of exotherm (afgegeven warmte, een negatieve verandering in enthalpie) was.
- Het wordt gebruikt om de reactiewarmte van een chemisch proces te berekenen.
- Verandering in enthalpie wordt gebruikt om de warmtestroom in calorimetrie te meten.
- Het wordt gemeten om een smoorproces of Joule-Thomson-uitbreiding te evalueren.
- Enthalpy wordt gebruikt om het minimumvermogen voor een compressor te berekenen.
- Enthalpieverandering vindt plaats tijdens een verandering in de toestand van de materie.
- Er zijn veel andere toepassingen van enthalpie in thermische engineering.
Voorbeeld Wijziging in enthalpieberekening
U kunt de smeltwarmte van ijs en verdampingswarmte van water gebruiken om de enthalpie-verandering te berekenen wanneer ijs in een vloeistof smelt en de vloeistof in een damp verandert.
De smeltwarmte van ijs is 333 J / g (wat betekent dat 333 J wordt geabsorbeerd wanneer 1 gram ijs smelt.) De verdampingswarmte van vloeibaar water bij 100 ° C is 2257 J / g.
Deel A: Bereken de verandering in enthalpie, ΔH, voor deze twee processen.
H2O (s) → H2O (l); ΔH = ?
H2O (l) → H2O (g); ΔH = ?
Deel B: Gebruik de door u berekende waarden om het aantal gram ijs te vinden dat u kunt smelten met 0,800 kJ warmte.
Oplossing
EEN. De hitte van fusie en verdamping zit in joule, dus het eerste wat je moet doen is converteren naar kilojoule. Met behulp van het periodiek systeem weten we dat 1 mol water (H2O) is 18,02 g. daarom:
fusie Ah = 18,02 g x 333 J / 1 g
fusie Ah = 6,00 x 103 J
fusie Ah = 6,00 kJ
verdamping Ah = 18,02 g x 2257 J / 1 g
verdamping Ah = 4,07 x 104 J
verdamping ΔH = 40,7 kJ
Dus de voltooide thermochemische reacties zijn:
H2O (s) → H2O (l); ΔH = +6,00 kJ
H2O (l) → H2O (g); ΔH = +40,7 kJ
B. Nu weten we dat:
1 mol H2O (s) = 18,02 g H2O (s) ~ 6,00 kJ
Met behulp van deze conversiefactor:
0,800 kJ x 18,02 g ijs / 6,00 kJ = 2,40 g gesmolten ijs
Antwoord
EEN. H2O (s) → H2O (l); ΔH = +6,00 kJ
H2O (l) → H2O (g); ΔH = +40,7 kJ
B. 2,40 g ijs gesmolten
