Энтальпия – это термодинамическое свойство системы. Это сумма внутренней энергии, добавленной к произведению давления и объема системы. Он отражает способность выполнять немеханическую работу и способность выделять тепло.
Энтальпия обозначается как H ; удельная энтальпия, обозначенная как h . Обычно для выражения энтальпии используются джоуль, калория или британская тепловая единица. Энтальпия в процессе дросселирования постоянна.
Изменение энтальпии – это вычисляется, а не энтальпия, отчасти потому, что полную энтальпию системы невозможно измерить, так как невозможно узнать нулевую точку. Однако можно измерить разницу энтальпии между одним состоянием и другим. Изменение энтальпии можно рассчитать в условиях постоянного давления.
Один из примеров – пожарный, который находится на лестнице, но дым закрывает ему обзор земля. Он не видит, сколько ступенек находится под ним до земли, но видит три ступеньки у окна, где нужно спасти человека. Таким же образом нельзя измерить общую энтальпию, но можно измерить изменение энтальпии (три ступеньки лестницы).
Формулы энтальпии
H = E + PV
где H – энтальпия, E – внутренняя энергия системы, P – давление, V – объем
d H = T d S + P d V
В чем важность энтальпии?
- Измерение изменения энтальпии позволяет нам определить, была ли реакция эндотермической (поглощенное тепло, положительное изменение энтальпии) или экзотермической (выделенное тепло, отрицательное изменение энтальпии).
- Он используется для расчета теплоты реакции химического процесса.
- Изменение энтальпии используется для измерения теплового потока в калориметрии.
- Измеряется для оценки процесса дросселирования или расширения Джоуля-Томсона.
- Энтальпия используется для расчета минимальной мощности компрессора.
- Изменение энтальпии происходит во время изменение состояния вещества.
- Есть много других применений энтальпии в теплотехнике.
Пример изменения в расчете энтальпии
Вы можете использовать теплоту плавления льда и теплоту испарения воды для расчета изменения энтальпии, когда лед тает в жидкость, а жидкость превращается в пар.
Теплота плавления льда составляет 333 Дж/г (что означает, что 333 Дж – это поглощается, когда тает 1 грамм льда.) Теплота испарения жидкой воды при 100 ° C составляет 2257 Дж/г.
Часть A: Рассчитайте изменение энтальпии ΔH для этих двух процессов.
H 2 O ( s) → H 2 O (l); ΔH =?
H 2 O (l) → H 2 O (g); ΔH =?
Часть B: Используя рассчитанные вами значения, найдите количество граммов льда, которое вы можете растопить, используя 0,800 кДж тепла..
Решение
А. Теплота плавления и испарения измеряется в джоулях, поэтому первое, что нужно сделать, это преобразовать в килоджоули. Используя таблицу Менделеева, мы знаем, что 1 моль воды (H 2 O) составляет 18,02 г. Следовательно:
синтез ΔH = 18,02 г x 333 Дж/1 г
синтез ΔH = 6,00 x 10 3 Дж
синтез ΔH = 6,00 кДж
испарение ΔH = 18,02 г x 2257 Дж/1 г
испарение ΔH = 4,07 x 10 4 Дж
испарение ΔH = 40,7 кДж
Итак, завершенные термохимические реакции:
H 2 O (s) → H 2 O (l); ΔH = +6,00 кДж
H 2 O (l) → H 2 O (g); ΔH = +40,7 кДж
B. Теперь мы знаем, что:
1 моль H 2 O (s) = 18,02 г H 2 O (s) ~ 6,00 кДж
Используя этот коэффициент преобразования:
0,800 кДж x 18,02 г льда/6,00 кДж = 2,40 г растаявшего льда
Ответ
A. H 2 O (s) → H 2 O (l); ΔH = +6,00 кДж
H 2 O (l) → H 2 О (г); ΔH = +40,7 кДж
B. 2,40 г растаявшего льда