Entalpia je termodynamická vlastnosť systému. Je to súčet vnútornej energie pridanej do produktu tlaku a objemu systému. Odráža to schopnosť vykonávať nemechanickú prácu a schopnosť prepúšťania teplo.
Entalpia sa označuje ako H; špecifická entalpia označená ako hod. Bežné jednotky používané na vyjadrenie entalpie sú joule, kalórie alebo BTU (British Thermal Unit.) Entalpia v škrtiacom procese je konštantná.
Zmena entalpie sa počíta skôr ako entalpia, čiastočne preto, že sa nedá zmerať celková entalpia systému, pretože nie je možné poznať nulový bod. Je však možné zmerať rozdiel v entalpii medzi jednotlivými štátmi. Zmena entalpie sa môže vypočítať za podmienok konštantného tlaku.
Jedným z príkladov je hasič, ktorý je na rebríku, ale dym zakryl pohľad na zem. Nevidí, koľko priečok je pod ním k zemi, ale môže vidieť, že sú tri priečky k oknu, kde musí byť človek zachránený. Rovnakým spôsobom nie je možné merať celkovú entalpiu, ale zmena entalpie (tri rebrové priečky) sa dá merať.
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 reakcia bola 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 v kalorimetria.
- Meria sa na vyhodnotenie škrtiaceho procesu alebo Joule-Thomsonovej expanzie.
- Enthalpy sa používa na výpočet minimálneho výkonu kompresora.
- K zmene entalpie dochádza počas zmeny stavu hmoty.
- V tepelnej technike existuje mnoho ďalších aplikácií entalpie.
Príklad zmeny vo výpočte entalpie
Teplo tavenia ľadu a teplo odparovania vody môžete použiť na výpočet zmeny entalpie, keď sa ľad rozpustí v kvapalinu a kvapalina sa zmení na paru.
teplo fúzie ľadu je 333 J / g (čo znamená, že sa 333 J absorbuje, keď sa roztopí 1 gram ľadu) vyparovanie kvapalnej vody pri 100 ° C je 2257 J / g.
Časť A: Vypočítajte zmena entalpie, H pre tieto dva procesy.
H2O (s) → H2O (l); ΔH =?
H2O (l) → H2O (g); ΔH =?
Časť B: Pomocou vypočítaných hodnôt vyhľadajte počet gramov ľadu, ktorý môžete topiť pomocou 0,800 kJ tepla.
Riešenie
A. Teplo fúzie a vyparovania je v jouloch, takže prvá vec, ktorú musíte urobiť, je prevádzať na kilojouly. Pomocou periodická tabuľka, vieme, že 1 mól vody (H2O) je 18,02 g. Z tohto dôvodu:
fúzia AH = 18,02 g x 333 J / 1 g
fúzia AH = 6,00 x 103 J
fúzia AH = 6,00 kJ
odparenie AH = 18,02 g x 2257 J / 1 g
odparovanie AH = 4,07 x 104 J
odparovanie AH = 40,7 kJ
Dokončené termochemické reakcie sú teda:
H2O (s) → H2O (l); AH = +6,00 kJ
H2O (l) → H2O (g); AH = +40,7 kJ
B. Teraz vieme, že:
1 mol H2O (s) = 18,02 g H2O (s) ~ 6,00 kJ
Pomocou tohto prevodného faktora:
0,800 kJ x 18,02 g ľadu / 6,00 kJ = 2,40 g topeného ľadu
odpoveď
A. H2O (s) → H2O (l); AH = +6,00 kJ
H2O (l) → H2O (g); AH = +40,7 kJ
B. Rozpustilo sa 2,40 g ľadu