Definiția entalpiei în chimie și fizică

Entalpia este o proprietate termodinamică a unui sistem. Este suma energiei interne adăugate la produsul presiunii și volumului sistemului. Acesta reflectă capacitatea de a efectua lucrări non-mecanice și capacitatea de eliberare căldură.

Entalpia este notată ca H; entalpie specifică notată ca h. Unitățile obișnuite folosite pentru a exprima entalpia sunt joule, calorii sau BTU (British Thermal Unit.) Entalpia într-un proces de accelerare este constantă.

Schimbarea entalpiei este calculată mai degrabă decât entalpia, în parte deoarece entalpia totală a unui sistem nu poate fi măsurată, deoarece este imposibil să se cunoască punctul zero. Cu toate acestea, este posibilă măsurarea diferenței de entalpie între o stare și alta. Modificarea entalpiei poate fi calculată în condiții de presiune constantă.

Un exemplu este un pompier care se află pe o scară, dar fumul i-a întunecat vederea asupra solului. El nu poate vedea câte trepte sunt sub el până la pământ, dar poate vedea că există trei trepte la fereastra unde trebuie să fie salvată o persoană. În același mod, entalpia totală nu poate fi măsurată, dar modificarea entalpiei (trei trepte de scară) poate.

H = E + PV

unde H este entalpie, E este energia internă a sistemului, P este presiune, iar V este volum

d H = T d S + P d V

• Măsurarea schimbării entalpiei ne permite să determinăm dacă o reacție a fost endotermică (căldură absorbită, schimbare pozitivă a entalpiei) sau exotermă (căldură eliberată, o modificare negativă a entalpiei.)
• Este utilizat pentru a calcula căldura de reacție a unui proces chimic.
• Schimbarea entalpiei este utilizată pentru a măsura fluxul de căldură în calorimetrie.
• Se măsoară pentru a evalua un proces de accelerare sau de expansiune Joule-Thomson.
• Entalpia este utilizată pentru a calcula puterea minimă pentru un compresor.
• Schimbarea de entalpie are loc în timpul schimbării stării de materie.
• Există multe alte aplicații ale entalpiei în inginerie termică.

Puteți utiliza căldura de fuziune a gheții și căldura de vaporizare a apei pentru a calcula schimbarea de entalpie atunci când gheața se topește într-un lichid și lichidul se transformă într-un vapor.

căldură de fuziune de gheață este de 333 J / g (adică 333 J este absorbit când se topește 1 gram de gheață.) Căldura de vaporizare apă lichidă la 100 ° C este 2257 J / g.

Partea A: Calculați modificarea entalpiei, ΔH, pentru aceste două procese.

H₂O (s) → H₂O (l); ΔH =?
H₂O (l) → H₂O (g); ΔH =?
Partea B: Folosind valorile pe care le-ați calculat, găsiți numărul de grame de gheață pe care le puteți topi folosind 0.800 kJ de căldură.

Soluţie
A. Căldurile de fuziune și vaporizare sunt în jouli, așa că primul lucru de făcut este să se transforme în kilojoules. Folosind tabelul periodic, știm că 1 aluniță de apă (H₂O) este 18,02 g. Prin urmare:
fuziune ΔH = 18,02 g x 333 J / 1 g
fuziune ΔH = 6,00 x 10³ J
fuziune ΔH = 6,00 kJ
vaporizare ΔH = 18,02 g x 2257 J / 1 g
vaporizare ΔH = 4,07 x 10⁴ J
vaporizare ΔH = 40,7 kJ
Deci reacțiile termochimice finalizate sunt:
H₂O (s) → H₂O (l); ΔH = +6,00 kJ
H₂O (l) → H₂O (g); ΔH = +40,7 kJ
B. Acum știm că:
1 mol H₂O (s) = 18,02 g H₂O (e) ~ 6,00 kJ
Utilizarea acestui factor de conversie:
0,800 kJ x 18,02 g gheață / 6,00 kJ = 2,40 g gheață topită

A. H₂O (s) → H₂O (l); ΔH = +6,00 kJ

H₂O (l) → H₂O (g); ΔH = +40,7 kJ

B. 2,40 g gheață topită