Definizione di entalpia in chimica e fisica

L'entalpia è una proprietà termodinamica di un sistema. È la somma dell'energia interna aggiunta al prodotto della pressione e del volume del sistema. Riflette la capacità di eseguire lavori non meccanici e la capacità di rilasciare calore.

L'entalpia è indicata come H; entalpia specifica indicata come h. Le unità comuni utilizzate per esprimere l'entalpia sono joule, calorie o BTU (British Thermal Unit.) L'entalpia in un processo di limitazione è costante.

Il cambiamento di entalpia viene calcolato piuttosto che entalpia, in parte perché l'entalpia totale di un sistema non può essere misurata poiché è impossibile conoscere il punto zero. Tuttavia, è possibile misurare la differenza di entalpia tra uno stato e l'altro. Il cambiamento di entalpia può essere calcolato in condizioni di pressione costante.

Un esempio è di un pompiere che si trova su una scala, ma il fumo ha oscurato la sua visione del terreno. Non può vedere quanti pioli sono sotto di lui a terra, ma può vedere ci sono tre pioli alla finestra dove una persona deve essere salvata. Allo stesso modo l'entalpia totale non può essere misurata, ma il cambiamento di entalpia (tre gradini della scala) può.

Formule di entalpia

H = E + PV

dove H è entalpia, E è energia interna del sistema, P è pressione e V è volume

d H = T d S + P d V

Qual è l'importanza dell'entalpia?

• Misurare il cambiamento di entalpia ci consente di determinare se una reazione è stata endotermica (calore assorbito, cambiamento positivo nell'entalpia) o esotermica (calore rilasciato, un cambiamento negativo nell'entalpia).
• Viene utilizzato per calcolare il calore di reazione di un processo chimico.
• Il cambiamento di entalpia viene utilizzato per misurare il flusso di calore nella calorimetria.
• È misurato per valutare un processo di limitazione o espansione di Joule-Thomson.
• L'entalpia viene utilizzata per calcolare la potenza minima per un compressore.
• Il cambiamento di entalpia si verifica durante un cambiamento nello stato della materia.
• Esistono molte altre applicazioni dell'entalpia nell'ingegneria termica.

Esempio di modifica nel calcolo dell'entalpia

Puoi usare il calore della fusione del ghiaccio e il calore della vaporizzazione dell'acqua per calcolare il cambiamento di entalpia quando il ghiaccio si scioglie in un liquido e il liquido si trasforma in un vapore.

Il calore di fusione del ghiaccio è 333 J / g (il che significa che 333 J viene assorbito quando 1 grammo di ghiaccio si scioglie.) Il calore della vaporizzazione dell'acqua liquida a 100 ° C è 2257 J / g.

Parte A: Calcola la variazione di entalpia, ΔH, per questi due processi.

H₂O (s) → H₂O (l); ΔH = ?
H₂O (l) → H₂O (g); ΔH = ?
Parte B: Utilizzando i valori calcolati, trova il numero di grammi di ghiaccio che puoi sciogliere usando 0,800 kJ di calore.

Soluzione
UN. I calori di fusione e vaporizzazione sono in joule, quindi la prima cosa da fare è convertire in kilojoule. Usando la tavola periodica, sappiamo che 1 mole di acqua (H₂O) è 18,02 g. Perciò:
fusione ΔH = 18,02 g x 333 J / 1 g
fusione ΔH = 6,00 x 10³ J
fusione ΔH = 6,00 kJ
vaporizzazione ΔH = 18,02 g x 2257 J / 1 g
vaporizzazione ΔH = 4.07 x 10⁴ J
vaporizzazione ΔH = 40,7 kJ
Quindi le reazioni termochimiche completate sono:
H₂O (s) → H₂O (l); ΔH = +6,00 kJ
H₂O (l) → H₂O (g); ΔH = +40,7 kJ
B. Ora sappiamo che:
1 mol H₂O (s) = 18,02 g H₂O (s) ~ 6,00 kJ
Utilizzando questo fattore di conversione:
0,800 kJ x 18,02 g di ghiaccio / 6,00 kJ = 2,40 g di ghiaccio sciolto

Risposta

UN. H₂O (s) → H₂O (l); ΔH = +6,00 kJ

H₂O (l) → H₂O (g); ΔH = +40,7 kJ

B. 2,40 g di ghiaccio sciolto