Enthalpy is een thermodynamische eigenschap van een systeem. Het is de som van de interne energie die aan het product wordt toegevoegd, van de druk en het volume van het systeem. Het weerspiegelt het vermogen om niet-mechanisch werk te doen en het vermogen om los te laten warmte.
Enthalpy wordt aangeduid als H; specifieke enthalpie aangeduid als h. Gebruikelijke eenheden die worden gebruikt om enthalpie uit te drukken, zijn de joule, calorie of BTU (British Thermal Unit.). De enthalpie in een smoorproces is constant.
Verandering in enthalpie wordt eerder berekend dan enthalpie, deels omdat de totale enthalpie van een systeem niet kan worden gemeten omdat het onmogelijk is om het nulpunt te kennen. Het is echter mogelijk om het verschil in enthalpie tussen de ene toestand en de andere te meten. Enthalpie-verandering kan worden berekend onder omstandigheden van constante druk.
Een voorbeeld is een brandweerman die op een ladder staat, maar de rook heeft zijn zicht op de grond belemmerd. Hij kan niet zien hoeveel sporten er onder hem op de grond zijn, maar hij kan zien dat er drie sporten zijn naar het raam waar een persoon gered moet worden. Op dezelfde manier kan totale enthalpie niet worden gemeten, maar de verandering in enthalpie (drie laddersporten) wel.
Enthalpie-formules
H = E + PV
waar H enthalpie is, E interne energie van het systeem is, P druk is en V volume is
d H = T d S + P d V
Wat is het belang van enthalpie?
- Door de verandering in enthalpie te meten, kunnen we bepalen of een reactie endotherm (geabsorbeerde warmte, positieve verandering in enthalpie) of exotherm (vrijgekomen warmte, een negatieve verandering in enthalpie) is.
- Het wordt gebruikt om de reactiewarmte van een chemisch proces te berekenen.
- Verandering in enthalpie wordt gebruikt om de warmtestroom te meten calorimetrie.
- Het wordt gemeten om een smoorproces of Joule-Thomson-uitbreiding te evalueren.
- Enthalpy wordt gebruikt om het minimumvermogen voor een compressor te berekenen.
- Enthalpie-verandering vindt plaats tijdens een verandering in de toestand van de materie.
- Er zijn veel andere toepassingen van enthalpie in de thermische engineering.
Voorbeeldverandering in de berekening van de enthalpie
U kunt de smeltwarmte van ijs en verdampingswarmte van water gebruiken om de enthalpie-verandering te berekenen wanneer ijs smelt in een vloeistof en de vloeistof verandert in een damp.
De hitte van fusie ijs is 333 J / g (wat betekent dat 333 J wordt geabsorbeerd wanneer 1 gram ijs smelt.) De warmte van verdamping vloeibaar water bij 100 ° C is 2257 J / g.
Deel A: Bereken de verandering in enthalpie, ΔH, voor deze twee processen.
H2O (s) → H2O (l); ΔH =?
H2O (l) → H2O (g); ΔH =?
Deel B: Zoek met behulp van de berekende waarden het aantal gram ijs dat u kunt smelten met 0,800 kJ warmte.
Oplossing
EEN. De hitte van fusie en verdamping is in joules, dus het eerste dat u moet doen, is converteren naar kilojoule. De... gebruiken periodiek systeem, we weten dat 1 mol water (H2O) is 18,02 g. Daarom:
fusie AH = 18,02 g x 333 J / 1 g
fusie ΔH = 6,00 x 103 J
fusie AH = 6,00 kJ
verdamping AH = 18,02 g x 2257 J / 1 g
verdamping ΔH = 4,07 x 104 J
verdamping AH = 40,7 kJ
Dus de voltooide thermochemische reacties zijn:
H2O (s) → H2O (l); ΔH = +6,00 kJ
H2O (l) → H2O (g); ΔH = +40,7 kJ
B. Nu weten we dat:
1 mol H2O (s) = 18,02 g H2O (s) ~ 6,00 kJ
Met behulp van deze conversiefactor:
0,800 kJ x 18,02 g ijs / 6,00 kJ = 2,40 g gesmolten ijs
Antwoord
EEN. H2O (s) → H2O (l); ΔH = +6,00 kJ
H2O (l) → H2O (g); ΔH = +40,7 kJ
B. 2,40 g ijs smolt