Proč je entalpie rozsáhlým majetkem? + Příklad

Proč je entalpie rozsáhlým majetkem? + Příklad
Anonim

Za prvé, rozsáhlý majetek je takový, který závisí na množství přítomného materiálu. Hmota je například rozsáhlá vlastnost, protože pokud zdvojnásobíte množství materiálu, hmotnost se zdvojnásobí. Intenzivní majetek je takový, který nezávisí na množství přítomného materiálu. Příklady intenzivních vlastností jsou teplota # T # a tlaku # P #.

Entalpie je měřítkem tepelného obsahu, takže čím větší je hmota jakékoli látky, tím větší je množství tepla, které může udržet při jakékoli konkrétní teplotě a tlaku.

Technicky je entalpie definována jako integrál tepelné kapacity při konstantním tlaku od absolutní nuly po požadovanou teplotu, včetně všech fázových změn. Například, #DeltaH = int_ (T_ (0K)) ^ (T_ "cíl") C_PdT #

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

pokud předpokládáme, že požadovaná teplota je nad bodem varu. Pak projdeme #T_ (0K) -> T_ "fus" -> T_ "vap" -> T_ "cíl" #.

Pokud jsou dva vzorky identické při stejné teplotě a tlaku, kromě toho, že vzorek B má dvojnásobek hmotnosti vzorku A, entalpie vzorku B je dvojnásobná než u vzorku A.

Proto jsou hodnoty entalpie obvykle uváděny jako J / mol nebo kJ / mol. Pokud vynásobíte uvedenou hodnotu počtem mol látky, dostanete entalpii v J nebo kJ.

Odpovědět:

Entalpie podle definice (jednotky J) je rozsáhlá vlastnost, která je úměrná množství složek v systému. Je však také intenzivní vlastností, když se uvádí v kJ / mol nebo kJ / kg.

Vysvětlení:

Nadšení, # H #, je definován jako

#H = U + pV #

# U = "vnitřní energie" #

# p = "tlak" #

# V = "volume" #

Nemůžeme však přímo měřit celkovou entalpii systému, takže můžeme změřit pouze změny entalpie.

Změna entalpie je teplo vyvíjené nebo absorbované při konstantním tlaku ve specifické reakci / procesu.

Tato změna entalpie při konstantním tlaku je nyní dána

# H = U + p V #

Jednotka SI pro změnu entalpie je joule (J) a závisí na tom, kolik komponent v systému máte. Čím více látek máte, tím více tepla může být absorbováno nebo uvolněno pro danou změnu. Například, odpařování 100 g vody trvá dvojnásobek množství energie jako stejný proces pro 50 g vody. To činí entalpii rozsáhlou vlastností.

Tabulky hodnot entalpie jsou však obvykle uváděny jako molární entalpie (kJ / mol) a specifická entalpie (kJ / kg). Jedná se o intenzivní vlastnosti, protože již zohledňují množství složek (jeden mol nebo 1 kg).

Existuje několik různých typů změn entalpie, jako jsou fázové změny, entalpie reakce a tak dále. Mohou být uvedeny v kJ nebo kJ / mol. Který z nich určuje, zda se jedná o intenzivní nebo rozsáhlý majetek.

Zde je můj názor na příklad a analogie. Všimněte si, že místo J používáme kJ, což je to, co se běžně používá.

Pro odpařování jednoho molu vody při 298 K

# H = 44 "kJ" #

nebo

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

Tyto dvě veličiny jsou spojeny výrazem

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

Změna entalpie (# H #) je rozsáhlá, zatímco molární entalpie odpařování (# H_ "vap" (H_2O) #) je intenzivní.

Podívejme se nyní na hustotu, což je intenzivní vlastnost. Následující dvě rovnice jsou srovnatelné

# "density" = "mass" / "volume" #

a

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

Změna entalpie pro určité množství (n) je uvedena v kJ podle

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

stejně jako je hmotnost v daném objemu látky dána

# "mass" = "hustota" * "svazek" #

Tak vidíš

# "density" - = H_ "vap" (H_2O) #

# "mass" - = H #

#"hustota"# a # H_ "vap" (H_2O) # intenzivní, zatímco #"Hmotnost"# a # H # jsou rozsáhlé.