Entalpidefinisjon i kjemi og fysikk

Entalpi i en forbrenningsmotor beregnes som intern energi pluss trykk multiplisert med volum.

kithanet / Getty Images

Entalpi er en termodynamisk egenskap ved et system. Det er summen av den indre energien lagt til produktet av trykket og volumet til systemet. Det gjenspeiler kapasiteten til å utføre ikke-mekanisk arbeid og kapasiteten til å frigjøre varme .

Entalpi er betegnet som H ; spesifikk entalpi betegnet som h . Vanlige enheter som brukes til å uttrykke entalpi er joule, kalori eller BTU (British Thermal Unit.) Entalpi i en strupeprosess er konstant.

Endring i entalpi beregnes i stedet for entalpi, delvis fordi total entalpi til et system ikke kan måles siden det er umulig å vite nullpunktet. Det er imidlertid mulig å måle forskjellen i entalpi mellom en tilstand og en annen. Entalpiforandring kan beregnes under forhold med konstant trykk.

Et eksempel er en brannmann som står på en stige, men røyken har dekket utsynet til bakken. Han kan ikke se hvor mange trinn som er under ham til bakken, men kan se at det er tre trinn til vinduet der en person må reddes. På samme måte kan total entalpi ikke måles, men endringen i entalpi (tre stigetrinn) kan.

Entalpiformler

H = E + PV

hvor H er entalpi, E er indre energi i systemet, P er trykk og V er volum

d H = T d S + P d I

Hva er viktigheten av entalpi?

• Å måle endringen i entalpi lar oss bestemme om en reaksjon var endoterm (absorbert varme, positiv endring i entalpi) eller eksoterm (frigitt varme, en negativ endring i entalpi.)
• Det brukes til å beregne reaksjonsvarmen til en kjemisk prosess.
• Endring i entalpi brukes til å måle varmestrømmen inn kalorimetri .
• Det måles for å evaluere en strupeprosess eller Joule-Thomson-utvidelse.
• Entalpi brukes til å beregne minimumseffekt for en kompressor.
• Entalpiforandring skjer under en endring i materiens tilstand.
• Det er mange andre anvendelser av entalpi i termisk konstruksjon.

Eksempel endring i entalpiberegning

Du kan bruke fusjonsvarmen av is og fordampningsvarmen til vann for å beregne entalpiendringen når is smelter til en væske og væsken blir til en damp.

De fusjonsvarme av is er 333 J/g (som betyr at 333 J absorberes når 1 gram is smelter.) Varmen til fordampning flytende vann ved 100°C er 2257 J/g.

Del A: Beregn endring i entalpi , ΔH, for disse to prosessene.

H_toO(s) → H_toO(l); ΔH = ?
H_toO(l) → H_toO(g); ΔH = ?
Del B: Bruk verdiene du beregnet, finn antall gram is du kan smelte med 0,800 kJ varme.

Løsning
EN. Fusjons- og fordampningsvarmen er i joule, så det første du må gjøre er å konvertere til kilojoule. Bruker periodiske tabell , vi vet at 1 mol vann (H_toO) er 18,02 g. Derfor:
fusjon ΔH = 18,02 g x 333 J / 1 g
fusjon ΔH = 6,00 x 10³J
fusjon AH = 6,00 kJ
fordampning ΔH = 18,02 g x 2257 J / 1 g
fordampning ΔH = 4,07 x 10⁴J
fordampning ΔH = 40,7 kJ
Så de fullførte termokjemiske reaksjonene er:
H_toO(s) → H_toO(l); ΔH = +6,00 kJ
H_toO(l) → H_toO(g); ΔH = +40,7 kJ
B. Nå vet vi at:
1 mol H_toO(s) = 18,02 g H_toO(s) ~ 6,00 kJ
Ved å bruke denne konverteringsfaktoren:
0,800 kJ x 18,02 g is / 6,00 kJ = 2,40 g is smeltet

Svar

EN. H_toO(s) → H_toO(l); ΔH = +6,00 kJ

H_toO(l) → H_toO(g); ΔH = +40,7 kJ

B. 2,40 g is smeltet