Zašto je entalpija veliko vlasništvo? + Primjer

Prvo, opsežno svojstvo ovisi o količini prisutnog materijala. Primjerice, masa je opsežna svojstva, jer ako udvostručite količinu materijala, masa se udvostručuje. Intenzivno svojstvo je ono koje ne ovisi o količini prisutnog materijala. Primjeri intenzivnih svojstava su temperature # T # i tlaka # P #.

Entalpija je mjera sadržaja topline, tako da što je veća masa bilo koje tvari, to je veća količina topline koju može zadržati na određenoj temperaturi i tlaku.

Tehnički, entalpija se definira kao integralni toplinski kapacitet pri konstantnom tlaku od apsolutne nule do temperature od interesa, uključujući bilo koju faznu promjenu. Na primjer, #DeltaH = int_ (T_ (0K)) ^ (T_ "cilj") C_PdT #

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

ako pretpostavimo da je temperatura od interesa iznad točke vrenja. Onda prolazimo #T_ (0K) -> T_ "fus" -> T_ "vap" -> T_ "cilj" #.

Ako su dva uzorka identična na istoj temperaturi i tlaku, osim što uzorak B ima dvostruku masu uzorka A, tada je entalpija uzorka B dvostruka od uzorka A.

Zato se vrijednosti entalpije obično navode kao J / mol ili kJ / mol. Ako navedenu vrijednost pomnožite s brojem molova tvari, dobivate entalpiju u J ili kJ.

Odgovor:

Entalpija po definiciji (jedinice J) je ekstenzivno svojstvo jer je proporcionalno količini komponenti u sustavu. Međutim, to je također intenzivno svojstvo ako je navedeno u kJ / mol ili kJ / kg.

Obrazloženje:

Entalpija, # H #, definiran je kao

#H = U + pV #

# U = "unutarnja energija" #

# P = "pritisak" #

# V = "volumen" #

Međutim, ne možemo izravno izmjeriti ukupnu entalpiju sustava, pa možemo mjeriti samo promjene u entalpiji.

Promjena entalpije je toplina koja se razvija ili apsorbira pri konstantnom tlaku u određenoj reakciji / procesu.

Ova promjena entalpije pri konstantnom tlaku sada je dana

# =H = +U + p V #

SI jedinica za promjenu entalpije je džul (J) i ovisi o tome koliko komponenti u sustavu imate. Što više tvari imate, to se više topline može apsorbirati ili otpustiti za određenu promjenu. Na primjer, isparavanjem 100 g vode potrebno je dvostruko više energije od istog procesa za 50 g vode. To čini entalpiju ekstenzivnom imovinom.

Međutim, tablice entalpijskih vrijednosti obično se navode kao molarna entalpija (kJ / mol) i specifična entalpija (kJ / kg). To su intenzivna svojstva jer već uzimaju u obzir količinu sastojaka (jedan mol ili jedan kg).

Postoji nekoliko različitih tipova promjena entalpije kao što su fazne promjene, entalpije reakcije i tako dalje. Mogu se dati u kJ ili kJ / mol. Koji diktira je li riječ o intenzivnoj ili ekstenzivnoj imovini.

Ovo je moje objašnjenje pomoću primjera i analogije. Imajte na umu da koristimo kJ umjesto J, jer to je ono što se obično koristi.

Za isparavanje jednog mola vode pri 298 K

# H = 44 "kJ" #

ili

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

Ove dvije količine su povezane izrazom

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

Promjena entalpije (# * H #) je opsežna, dok je molarna entalpija isparavanja (# ΔH_ "VAP" (H_2O) #) je intenzivan.

Pogledajmo sada gustoću koja je intenzivno vlasništvo. Sljedeće dvije jednadžbe su usporedive

# "Gustoća" = "masa" / "volumen" #

i

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

Promjena entalpije za određenu količinu (n) dana je u kJ

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

kao što se masa u danom volumenu tvari daje

# "Masa" = "gustoća" * "volumen" #

Tako vidite

# "Gustoća" - = ΔH_ "VAP" (H_2O) #

# "Masa" - = * H #

#"gustoća"# i # ΔH_ "VAP" (H_2O) # su intenzivni, dok #"masa"# i # * H # su opsežni.