Warum ist Enthalpie ein umfangreiches Gut? + Beispiel

Warum ist Enthalpie ein umfangreiches Gut? + Beispiel
Anonim

Erstens hängt eine umfangreiche Eigenschaft von der Menge des vorhandenen Materials ab. Zum Beispiel ist Masse eine umfangreiche Eigenschaft, denn wenn Sie die Materialmenge verdoppeln, verdoppelt sich die Masse. Eine intensive Eigenschaft ist eine Eigenschaft, die nicht von der Menge des vorhandenen Materials abhängt. Beispiele für intensive Eigenschaften sind die Temperatur # T # und Druck # P #.

Die Enthalpie ist ein Maß für den Wärmeinhalt. Je größer die Masse eines Stoffes ist, desto größer ist die Wärmemenge, die er bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Druck halten kann.

Enthalpie ist technisch definiert als das Integral der Wärmekapazität bei konstantem Druck vom absoluten Nullpunkt bis zur interessierenden Temperatur, einschließlich etwaiger Phasenänderungen. Zum Beispiel, #DeltaH = int_ (T_ (0K)) ^ (T_ "Ziel") C_PdT #

# = int_ (T_ (0K)) ^ (T_fus) C_PdT + DeltaH_fus + int_ (T_fus)) (T_vap) C_PdT + DeltaH_vap + int_ (T_vap)) ^ (T_ "Ziel") C_PdT #

wenn wir annehmen, dass die interessierende Temperatur über dem Siedepunkt liegt. Dann gehen wir durch #T_ (0K) -> T_ "fus" -> T_ "vap" -> T_ "Ziel" #.

Wenn zwei Proben bei derselben Temperatur und demselben Druck identisch sind, außer dass Probe B die doppelte Masse von Probe A aufweist, ist die Enthalpie von Probe B doppelt so groß wie die von Probe A.

Deshalb werden Enthalpiewerte normalerweise mit J / mol oder kJ / mol angegeben. Multipliziert man den angegebenen Wert mit der Stoffmenge, erhält man die Enthalpie in J oder kJ.

Antworten:

Enthalpie nach Definition (Einheiten von J) ist eine umfangreiche Eigenschaft, da sie proportional zur Anzahl der Komponenten im System ist. Es ist jedoch auch eine intensive Eigenschaft, wenn es in kJ / mol oder kJ / kg angegeben wird.

Erläuterung:

Enthalpie, # H #, ist definiert als

#H = U + pV #

# U = "innere Energie" #

# p = "Druck" #

# V = "Lautstärke" #

Wir können jedoch die Gesamtenthalpie eines Systems nicht direkt messen, sodass wir nur Änderungen der Enthalpie messen können.

Eine Änderung der Enthalpie ist die Wärme, die bei konstantem Druck in einer bestimmten Reaktion / einem bestimmten Prozess entwickelt oder absorbiert wird.

Diese Änderung der Enthalpie bei konstantem Druck ist jetzt gegeben durch

# H = U + p V #

Die SI-Einheit für eine Enthalpiewechsel ist die Joule (J). Sie hängt von der Menge der Komponenten im System ab. Je mehr Stoffe Sie haben, desto mehr Wärme kann für eine bestimmte Änderung aufgenommen oder abgegeben werden. Das Verdampfen von 100 g Wasser kostet beispielsweise doppelt so viel Energie wie derselbe Vorgang für 50 g Wasser. Dies macht Enthalpie zu einer umfangreichen Eigenschaft.

Tabellen der Enthalpiewerte werden jedoch häufig als molare Enthalpie (kJ / mol) und spezifische Enthalpie (kJ / kg) angegeben. Dies sind intensive Eigenschaften, da sie bereits die Menge der Komponenten (ein Mol oder ein kg) berücksichtigen.

Es gibt verschiedene Arten von Enthalpieänderungen wie Phasenänderungen, Reaktionsenthalpie usw. Sie können in kJ oder kJ / mol angegeben werden. Welche gibt vor, ob es sich um eine intensive oder umfangreiche Immobilie handelt.

Hier ist meine Begründung als Beispiel und Analogie. Beachten Sie, dass wir kJ anstelle von J verwenden, da dies üblicherweise verwendet wird.

Um ein Mol Wasser bei 298 K zu verdampfen

# H = 44 "kJ" #

oder

# _H_ "vap" (H_2O) = 44 "kJ / mol" #

Diese beiden Größen hängen mit dem Ausdruck zusammen

# H_ "vap" (H_2O) = (H) / n #

Die Enthalpieänderung (# H #) ist umfangreich, während die molare Verdampfungsenthalpie (# H_ "vap" (H_2O) #) ist intensiv.

Betrachten wir nun die Dichte, die eine intensive Eigenschaft ist. Die folgenden zwei Gleichungen sind vergleichbar

# "density" = "Masse" / "Volumen" #

und

# H_ "vap" (H_2O) = (H) / n #

Die Enthalpieänderung für einen bestimmten Betrag (n) wird in kJ durch angegeben

# H = H_ "vap" (H_2O) * n #

so wie die Masse in einem bestimmten Substanzvolumen durch gegeben ist

# "Masse" = "Dichte" * "Volumen" #

Nun siehst du

# "Dichte" - = H_ "vap" (H_2O) #

# "Masse" - = H #

#"Dichte"# und # H_ "vap" (H_2O) # sind intensiv, während #"Masse"# und # H # sind umfangreich.