Entalpija ir sistēmas termodinamiskā īpašība. Tā ir iekšējās enerģijas summa, kas pievienota sistēmas spiediena un tilpuma reizinājumam. Tas atspoguļo spēju veikt nemehānisku darbu un spēju atbrīvot karstums.
Entalpija tiek apzīmēta kā H; specifiskā entalpija, kas apzīmēta kā h. Entalpijas izteikšanai parasti izmanto džoulu, kaloriju vai BTU (Lielbritānijas termisko vienību). Entalpija droseļvārsta procesā ir nemainīga.
Entalpijas izmaiņas tiek aprēķinātas nevis entalpijas, daļēji tāpēc, ka sistēmas kopējo entalpiju nevar izmērīt, jo nav iespējams uzzināt nulles punktu. Tomēr ir iespējams izmērīt entalpijas atšķirības starp vienu un otru stāvokli. Entalpijas izmaiņas var aprēķināt pastāvīga spiediena apstākļos.
Viens piemērs ir ugunsdzēsējs, kurš atrodas uz kāpnēm, bet dūmi ir aizēnojuši viņa skatu uz zemi. Viņš nevar redzēt, cik pakāpes atrodas zem viņa līdz zemei, bet redz, ka pie loga ir trīs pakāpes, kur ir jāglābj cilvēks. Tādā pašā veidā kopējo entalpiju nevar izmērīt, bet entalpijas izmaiņas (trīs trepju kāpšļi) var.
Entalpijas formulas
H = E + PV
kur H ir entalpija, E ir sistēmas iekšējā enerģija, P ir spiediens un V ir tilpums
d H = T d S + P d V
Kāda ir entalpijas nozīme?
- Entalpijas izmaiņu mērīšana ļauj mums noteikt, vai reakcija bija endotermiska (absorbēts siltums, pozitīvas izmaiņas entalpijā) vai eksotermiska (izdalījies siltums, negatīvas izmaiņas entalpijā.)
- To izmanto, lai aprēķinātu ķīmiskā procesa reakcijas siltumu.
- Izmaiņas entalpijā tiek izmantotas, lai izmērītu siltuma plūsmu iekšā kalorimetrija.
- To mēra, lai novērtētu droseļvārsta procesu vai Joule-Thomson izplešanos.
- Entalpiju izmanto, lai aprēķinātu kompresora minimālo jaudu.
- Entalpijas maiņa notiek, mainoties matērijas stāvoklim.
- Siltumtehnikā ir daudz citu entalpijas pielietojumu.
Entalpijas aprēķina izmaiņu piemērs
Lai aprēķinātu entalpijas izmaiņas, kad ledus kūst šķidrumā un šķidrums pārvēršas tvaikos, varat izmantot ledus saplūšanas un ūdens iztvaikošanas karstumu.
saplūšanas karstums ledus daudzums ir 333 J / g (tas nozīmē, ka 333 J tiek absorbēts, kad kūst 1 g ledus.) iztvaikošana šķidrā ūdens 100 ° C temperatūrā ir 2257 J / g.
A daļa: Aprēķiniet entalpijas izmaiņas, ΔH, šiem diviem procesiem.
H2O (s) → H2O (l); ΔH =?
H2O (l) → H2O (g); ΔH =?
B daļa: Izmantojot aprēķinātās vērtības, atrodiet ledus daudzumu gramos, kuru jūs varat izkausēt, izmantojot 0,800 kJ siltuma.
Risinājums
A. Saplūšanas un iztvaikošanas karstumi notiek džoulos, tāpēc vispirms jāpārveido kilodžoulos. Izmantojot periodiskā tabula, mēs zinām, ka 1 ūdens mols (H2O) ir 18,02 g. Tāpēc:
saplūšana ΔH = 18,02 g x 333 J / 1 g
saplūšana ΔH = 6,00 x 103 Dž
saplūšana ΔH = 6,00 kJ
iztvaikošana ΔH = 18,02 g x 2257 J / 1 g
iztvaikošana ΔH = 4,07 x 104 Dž
iztvaikošana ΔH = 40,7 kJ
Tātad pabeigtās termoķīmiskās reakcijas ir:
H2O (s) → H2O (l); ΔH = +6,00 kJ
H2O (l) → H2O (g); ΔH = +40,7 kJ
B. Tagad mēs zinām, ka:
1 mol H2O (s) = 18,02 g H2O (s) ~ 6,00 kJ
Izmantojot šo konversijas koeficientu:
0,800 kJ x 18,02 g ledus / 6,00 kJ = 2,40 g ledus izkusis
Atbilde
A. H2O (s) → H2O (l); ΔH = +6,00 kJ
H2O (l) → H2O (g); ΔH = +40,7 kJ
B. 2.40 g ledus izkusis