Definícia entalpie v chémii a fyzike

Entalpia v spaľovacom motore sa vypočíta ako vnútorná energia plus tlak vynásobený objemom.

kithanet / Getty Images

Entalpia je termodynamická vlastnosť systému. Je to súčet vnútornej energie pridanej k súčinu tlaku a objemu systému. Odráža schopnosť vykonávať nemechanickú prácu a schopnosť uvoľniť sa teplo .

Entalpia sa označuje ako H ; špecifická entalpia označovaná ako h . Bežné jednotky používané na vyjadrenie entalpie sú joule, kalórie alebo BTU (British Thermal Unit). Entalpia v procese škrtenia je konštantná.

Zmena entalpie sa počíta skôr ako entalpia, čiastočne preto, že celkovú entalpiu systému nemožno merať, pretože nie je možné poznať nulový bod. Je však možné merať rozdiel v entalpii medzi jedným a druhým stavom. Zmena entalpie sa môže vypočítať za podmienok konštantného tlaku.

Jedným z príkladov je hasič, ktorý je na rebríku, ale dym mu zakryl výhľad na zem. Nevidí, koľko priečok je pod ním až po zem, ale vidí, že pri okne, kde treba zachrániť človeka, sú tri priečky. Rovnakým spôsobom nemožno merať celkovú entalpiu, ale zmenu entalpie (tri priečky rebríčka) áno.

Entalpické vzorce

H = E + PV

kde H je entalpia, E je vnútorná energia systému, P je tlak a V je objem

d H = T d S + P d V

Aký je význam entalpie?

• Meranie zmeny entalpie nám umožňuje určiť, či bola reakcia endotermická (absorbované teplo, pozitívna zmena entalpie) alebo exotermická (uvoľnené teplo, negatívna zmena entalpie.)
• Používa sa na výpočet reakčného tepla chemického procesu.
• Zmena entalpie sa používa na meranie toku tepla dovnútra kalorimetria .
• Meria sa na vyhodnotenie procesu škrtenia alebo Joule-Thomsonovej expanzie.
• Entalpia sa používa na výpočet minimálneho výkonu kompresora.
• K zmene entalpie dochádza pri zmene skupenstva hmoty.
• V tepelnom inžinierstve existuje mnoho ďalších aplikácií entalpie.

Príklad zmeny vo výpočte entalpie

Teplo topenia ľadu a teplo vyparovania vody môžete použiť na výpočet zmeny entalpie, keď sa ľad topí na kvapalinu a kvapalina sa mení na paru.

The teplo fúzie ľadu je 333 J/g (čo znamená, že 333 J sa absorbuje, keď sa roztopí 1 gram ľadu.) Teplo odparovanie kvapalnej vody pri 100 °C je 2257 J/g.

Časť A: Vypočítajte zmena entalpie ΔH, pre tieto dva procesy.

H_dvaO(s) → H_dva0(1); ΔH = ?
H_dva0(l)->H_dva0(g); ΔH = ?
Časť B: Pomocou hodnôt, ktoré ste vypočítali, nájdite počet gramov ľadu, ktoré dokážete roztopiť pomocou 0,800 kJ tepla.

Riešenie
A. Teplo fúzie a odparovania sú v jouloch, takže prvá vec, ktorú musíte urobiť, je previesť na kilojouly. Pomocou periodická tabuľka , vieme, že 1 mól vody (H_dvaO) je 18,02 g. Preto:
fúzia AH = 18,02 g x 333 J / 1 g
fúzia AH = 6,00 x 10³J
fúzia ΔH = 6,00 kJ
odparovanie ΔH = 18,02 g x 2257 J / 1 g
odparovanie ΔH = 4,07 x 10⁴J
odparovanie ΔH = 40,7 kJ
Takže dokončené termochemické reakcie sú:
H_dvaO(s) → H_dva0(1); ΔH = +6,00 kJ
H_dva0(l)->H_dva0(g); ΔH = +40,7 kJ
B. Teraz vieme, že:
1 mol H_dvaO(s) = 18,02 g H_dvaO(s) ~ 6,00 kJ
Pomocou tohto konverzného faktora:
0,800 kJ x 18,02 g ľadu / 6,00 kJ = 2,40 g roztopeného ľadu

Odpoveď

A. H_dvaO(s) → H_dva0(1); ΔH = +6,00 kJ

H_dva0(l)->H_dva0(g); ΔH = +40,7 kJ

B. 2,40 g roztopeného ľadu