Enthalpiedefinition in Chemie und Physik

Die Enthalpie ist eine thermodynamische Eigenschaft eines Systems. Es ist die Summe der inneren Energie, die dem Produkt aus Druck und Volumen des Systems hinzugefügt wird. Es spiegelt die Fähigkeit zur nichtmechanischen Arbeit und die Fähigkeit zur Wärmeabgabe wider.

Die Enthalpie wird als bezeichnet H; spezifische Enthalpie bezeichnet als h. Übliche Einheiten zur Angabe der Enthalpie sind Joule, Kalorien oder BTU (British Thermal Unit). Die Enthalpie bei einem Drosselungsvorgang ist konstant.

Die Änderung der Enthalpie wird eher berechnet als die Enthalpie, zum Teil, weil die Gesamtenthalpie eines Systems nicht gemessen werden kann, da es unmöglich ist, den Nullpunkt zu kennen. Es ist jedoch möglich, den Unterschied in der Enthalpie zwischen einem Zustand und einem anderen zu messen. Die Enthalpieänderung kann unter konstanten Druckbedingungen berechnet werden.

Ein Beispiel ist ein Feuerwehrmann, der auf einer Leiter steht, aber der Rauch hat seine Sicht auf den Boden verdeckt. Er kann nicht sehen, wie viele Sprossen sich unter ihm bis zum Boden befinden, aber er kann sehen, dass es drei Sprossen zum Fenster gibt, in denen eine Person gerettet werden muss. Ebenso kann die Gesamtenthalpie nicht gemessen werden, die Enthalpieänderung (drei Leitersprossen) jedoch.

Enthalpieformeln

H = E + PV

wobei H die Enthalpie ist, E die innere Energie des Systems ist, P der Druck ist und V das Volumen ist

d H = T d S + P d V

Was ist die Bedeutung der Enthalpie?

• Durch Messung der Enthalpieänderung können wir feststellen, ob eine Reaktion endotherm (absorbierte Wärme, positive Enthalpieänderung) oder exotherm (freigesetzte Wärme, negative Enthalpieänderung) war.
• Es wird verwendet, um die Reaktionswärme eines chemischen Prozesses zu berechnen.
• Die Änderung der Enthalpie wird zur Messung des Wärmeflusses in der Kalorimetrie verwendet.
• Es wird gemessen, um einen Drosselungsprozess oder eine Joule-Thomson-Expansion zu bewerten.
• Die Enthalpie wird verwendet, um die Mindestleistung für einen Kompressor zu berechnen.
• Eine Enthalpieänderung tritt während einer Änderung des Materiezustands auf.
• Es gibt viele andere Anwendungen der Enthalpie in der Wärmetechnik.

Beispiel Änderung der Enthalpieberechnung

Sie können die Schmelzwärme von Eis und die Verdampfungswärme von Wasser verwenden, um die Enthalpieänderung zu berechnen, wenn Eis zu einer Flüssigkeit schmilzt und die Flüssigkeit zu einem Dampf wird.

Die Schmelzwärme von Eis beträgt 333 J / g (dh 333 J werden absorbiert, wenn 1 Gramm Eis schmilzt.) Die Verdampfungswärme von flüssigem Wasser bei 100 ° C beträgt 2257 J / g.

Teil A: Berechnen Sie die Enthalpieänderung ΔH für diese beiden Prozesse.

H₂O (s) → H₂O (l); ΔH = ?
H₂O (l) → H₂O (g); ΔH = ?
Teil B: Ermitteln Sie anhand der von Ihnen berechneten Werte die Anzahl der Gramm Eis, die Sie mit 0,800 kJ Wärme schmelzen können.

Lösung
EIN. Die Schmelze- und Verdampfungswärme wird in Joule angegeben. Als Erstes müssen Sie also in Kilojoule umrechnen. Aus dem Periodensystem wissen wir, dass 1 Mol Wasser (H₂O) beträgt 18,02 g. Deshalb:
Fusion & Dgr; H = 18,02 g × 333 J / 1 g
Fusion & Dgr; H = 6,00 × 10³ J
Fusion ΔH = 6,00 kJ
Verdampfung & Dgr; H = 18,02 g × 2257 J / 1 g
Verdampfung & Dgr; H = 4,07 × 10⁴ J
Verdampfung ΔH = 40,7 kJ
Die abgeschlossenen thermochemischen Reaktionen sind also:
H₂O (s) → H₂O (l); ΔH = +6,00 kJ
H₂O (l) → H₂O (g); ΔH = +40,7 kJ
B. Jetzt wissen wir, dass:
1 mol H₂O (s) = 18,02 g H₂O (s) ~ 6,00 kJ
Verwenden Sie diesen Umrechnungsfaktor:
0,800 kJ x 18,02 g Eis / 6,00 kJ = 2,40 g geschmolzenes Eis

Antworten

EIN. H₂O (s) → H₂O (l); ΔH = +6,00 kJ

H₂O (l) → H₂O (g); ΔH = +40,7 kJ

B. 2,40 g Eis geschmolzen