Waarom is enthalpie een uitgebreid bezit? + Voorbeeld

Waarom is enthalpie een uitgebreid bezit? + Voorbeeld
Anonim

Ten eerste is een uitgebreide eigenschap een eigenschap die afhankelijk is van de hoeveelheid aanwezig materiaal. Massa is bijvoorbeeld een uitgebreide eigenschap, want als je de hoeveelheid materiaal verdubbelt, verdubbelt de massa. Een intensieve eigenschap is er een die niet afhankelijk is van de hoeveelheid aanwezig materiaal. Voorbeelden van intensieve eigenschappen zijn temperatuur # T # en druk # P #.

Enthalpie is een maat voor de warmte-inhoud, dus hoe groter de massa van een stof, hoe groter de hoeveelheid warmte die het kan bevatten bij een bepaalde temperatuur en druk.

Technisch gezien wordt enthalpie gedefinieerd als de integraal van de warmtecapaciteit bij constante druk van het absolute nulpunt tot de van belang zijnde temperatuur, inclusief eventuele faseveranderingen. Bijvoorbeeld, #DeltaH = int_ (T_ (0K)) ^ (T_ "goal") C_PdT #

# = int_ (T_ (0K)) ^ (T_ "fus") C_PdT + DeltaH_ "fus" + int_ (T_ "fus") ^ (T_ "vap") C_PdT + DeltaH_ "vap" + int_ (T_ "vap") ^ (T_ "doel") C_PdT #

als we veronderstellen dat de van belang zijnde temperatuur boven het kookpunt ligt. Daarna gaan we door #T_ (0K) -> T_ "fus" -> T_ "vap" -> T_ "goal" #.

Als twee monsters identiek zijn bij dezelfde temperatuur en druk, behalve dat monster B tweemaal de massa van monster A heeft, dan is de enthalpie van monster B tweemaal die van monster A.

Daarom worden enthalpiewaarden gewoonlijk aangeduid met J / mol of kJ / mol. Als u de geciteerde waarde vermenigvuldigt met het aantal molen substantie, krijgt u de enthalpie in J of kJ.

Antwoord:

Enthalpie per definitie (eenheden van J) is een uitgebreide eigenschap omdat deze evenredig is met de hoeveelheid componenten in het systeem. Het is echter ook een intensieve eigenschap wanneer geciteerd in kJ / mol of kJ / kg.

Uitleg:

enthalpie, # H #, is gedefinieerd als

#H = U + pV #

# U = "interne energie" #

# P = "druk" #

# V = "volume" #

We kunnen de totale enthalpie van een systeem echter niet rechtstreeks meten, dus we kunnen alleen veranderingen in enthalpie meten.

Een verandering in enthalpie is de warmte die wordt ontwikkeld of geabsorbeerd bij constante druk in een specifieke reactie / proces.

Deze verandering in enthalpie bij constante druk wordt nu gegeven door

# ΔH = ΔU + pΔV #

De SI-eenheid voor een enthalpieverandering is de Joule (J) en hangt af van hoeveel van de componenten in het systeem dat u hebt. Hoe meer van de stof (fen) u heeft, hoe meer warmte kan worden opgenomen of afgegeven voor een bepaalde verandering. Het verdampen van 100 g water vergt bijvoorbeeld dubbel zoveel energie als hetzelfde proces voor 50 g water. Dit maakt enthalpie tot een uitgebreid eigendom.

Tafels met enthalpiewaarden worden echter gewoonlijk aangehaald als molaire enthalpie (kJ / mol) en specifieke enthalpie (kJ / kg). Dit zijn intensieve eigenschappen omdat ze al rekening houden met de hoeveelheid van de componenten (één mol of één kg).

Er zijn verschillende soorten enthalpie-veranderingen, zoals faseveranderingen, enthalpieën van reacties enzovoort. Ze kunnen worden gegeven in kJ of kJ / mol. Welke dicteert of het een intensief of uitgebreid bezit is.

Hier is mijn redenering bij wijze van een voorbeeld en een analogie. Merk op dat we kJ gebruiken in plaats van J, want dat is wat vaak wordt gebruikt.

Om één mol water te verdampen bij 298 K

# ΔH = 44 "kJ" #

of

# ΔH_ "vap" (H_2O) = 44 "kJ / mol" #

Deze twee grootheden zijn gerelateerd aan de uitdrukking

# ΔH_ "vap" (H_2O) = (ΔH) / n #

De enthalpie verandering (# AH #) is uitgebreid, terwijl de molaire enthalpie van verdamping (# ΔH_ "VAP" (H_2O) #) is intensief.

Laten we nu kijken naar dichtheid, wat een intensieve eigenschap is. De volgende twee vergelijkingen zijn vergelijkbaar

# "Density" = "massa" / "volume" #

en

# ΔH_ "vap" (H_2O) = (ΔH) / n #

De verandering in enthalpie voor een bepaalde hoeveelheid (n) wordt gegeven in kJ door

# ΔH = ΔH_ "vap" (H_2O) * n #

net zoals de massa in een bepaalde hoeveelheid substantie wordt gegeven door

# "Mass" = "density" * "volume" #

Dus je begrijpt het

# "Density" - = ΔH_ "VAP" (H_2O) #

# "Mass" - = AH #

#"dichtheid"# en # ΔH_ "VAP" (H_2O) # zijn intensief, terwijl #"massa"# en # AH # zijn uitgebreid.