Prečo je entalpia rozsiahlou vlastnosťou? + Príklad

Prečo je entalpia rozsiahlou vlastnosťou? + Príklad
Anonim

Po prvé, rozsiahly majetok je taký, ktorý závisí od množstva prítomného materiálu. Napríklad hmotnosť je rozsiahla vlastnosť, pretože ak zdvojnásobíte množstvo materiálu, hmotnosť sa zdvojnásobí. Intenzívna vlastnosť je vlastnosť, ktorá nezávisí od množstva prítomného materiálu. Príklady intenzívnych vlastností sú teplota # T # a tlaku # P #.

Entalpia je mierou tepelného obsahu, takže čím väčšia je hmotnosť akejkoľvek látky, tým väčšie je množstvo tepla, ktoré môže zadržať pri akejkoľvek konkrétnej teplote a tlaku.

Technicky je entalpia definovaná ako integrál tepelnej kapacity pri konštantnom tlaku od absolútnej nuly po požadovanú teplotu vrátane všetkých fázových zmien. Napríklad, #DeltaH = int_ (T_ (0K)) ^ (T_ "cieľ") C_PdT #

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

ak predpokladáme, že požadovaná teplota je nad bodom varu. Potom prejdeme #T_ (0K) -> T_ "fus" -> T_ "vap" -> T_ "cieľ" #.

Ak sú dve vzorky identické pri rovnakej teplote a tlaku, s výnimkou toho, že vzorka B má dvojnásobok hmotnosti vzorky A, potom entalpia vzorky B je dvojnásobná oproti vzorke A.

Preto sú hodnoty entalpie zvyčajne uvádzané ako J / mol alebo kJ / mol. Ak vynásobíte uvedenú hodnotu počtom mol látok, dostanete entalpiu v J alebo kJ.

odpoveď:

Entalpia podľa definície (jednotky J) je rozsiahla vlastnosť, pretože je úmerná množstvu komponentov v systéme. Je však tiež intenzívnou vlastnosťou, keď sa uvádza v kJ / mol alebo kJ / kg.

vysvetlenie:

entalpie, # H #, je definovaná ako

#H = U + pV #

# U = "vnútorná energia" #

# P = "tlak" #

# V = "objem" #

Nemôžeme však priamo merať celkovú entalpiu systému, takže môžeme merať iba zmeny entalpie.

Zmena entalpie je teplo vyvíjané alebo absorbované pri konštantnom tlaku v špecifickej reakcii / procese.

Táto zmena entalpie pri konštantnom tlaku je teraz daná

# H = U + p V #

Jednotka SI pre zmenu entalpie je joule (J) a závisí od toho, koľko komponentov v systéme máte. Čím viac látok máte, tým viac tepla sa môže absorbovať alebo uvoľniť pre danú zmenu. Napríklad odparenie 100 g vody zaberá dvojnásobné množstvo energie ako rovnaký proces pre 50 g vody. Vďaka tomu je entalpia rozsiahlou vlastnosťou.

Tabuľky hodnôt entalpie sú však bežne uvádzané ako molárna entalpia (kJ / mol) a špecifická entalpia (kJ / kg). Sú to intenzívne vlastnosti, pretože už zohľadňujú množstvo zložiek (jeden mol alebo jeden kg).

Existuje niekoľko rôznych typov zmien entalpie, ako sú fázové zmeny, entalpie reakcií a tak ďalej. Môžu byť uvedené v kJ alebo kJ / mol. Ktorý z nich určuje, či ide o intenzívny alebo rozsiahly majetok.

Tu je môj dôvod ako príklad a analógia. Všimnite si, že namiesto J používame kJ, pretože to je to, čo sa bežne používa.

Na odparenie jedného mólu vody pri 298 K

# H = 44 "kJ" #

alebo

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

Tieto dve veličiny sú spojené výrazom

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

Zmena entalpie (# # AH) je rozsiahla, zatiaľ čo molárna entalpia odparovania (# ΔH_ "VAP" (H_2O) #) je intenzívna.

Poďme sa pozrieť na hustotu, ktorá je intenzívna vlastnosť. Nasledujúce dve rovnice sú porovnateľné

# "Hustota" = "hmotnosť" / "objem" #

a

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

Zmena entalpie pre určité množstvo (n) je uvedená v kJ

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

presne tak, ako je hmotnosť v danom objeme látky daná

# "Hmotnosť" = "hustota" * "objem" #

Tak vidíte

# "Hustota" - = ΔH_ "VAP" (H_2O) #

# "Hmotnosť" - = AH #

#"hustota"# a # ΔH_ "VAP" (H_2O) # intenzívne, zatiaľ čo # "Mäsové" # a # # AH sú rozsiahle.