Почему энтальпия является обширным свойством? + Пример

Почему энтальпия является обширным свойством? + Пример
Anonim

Во-первых, обширное свойство зависит от количества присутствующего материала. Например, масса является обширным свойством, потому что если вы удваиваете количество материала, масса удваивается. Интенсивное свойство - это свойство, которое не зависит от количества присутствующего материала. Примерами интенсивных свойств являются температура # T # и давление #П#.

Энтальпия - это мера теплосодержания, поэтому чем больше масса какого-либо вещества, тем большее количество тепла оно может удерживать при любой конкретной температуре и давлении.

Технически энтальпия определяется как интеграл теплоемкости при постоянном давлении от абсолютного нуля до интересующей температуры, включая любые изменения фазы. Например, #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_ "цель") C_PdT #

если предположить, что температура интереса выше точки кипения. Затем мы проходим #T_ (0K) -> T_ "fus" -> T_ "vap" -> T_ "goal" #.

Если два образца идентичны при одинаковой температуре и давлении, за исключением того, что образец B имеет удвоенную массу образца A, тогда энтальпия образца B в два раза больше энтальпии образца A.

Вот почему значения энтальпии обычно указываются в Дж / моль или кДж / моль. Если вы умножите указанное значение на количество молей вещества, вы получите энтальпию в J или кДж.

Ответ:

Энтальпия по определению (в единицах J) является обширным свойством, поскольку оно пропорционально количеству компонентов в имеющейся системе. Тем не менее, оно также является интенсивным свойством, если оно указано в кДж / моль или кДж / кг.

Объяснение:

Энтальпия, #ЧАС#, определяется как

#H = U + pV #

# U = "внутренняя энергия" #

# Р = # "Давление"

# V = "объем" #

Однако мы не можем напрямую измерить общую энтальпию системы, поэтому можем измерять только изменения энтальпии.

Изменение энтальпии - это тепло, выделяемое или поглощаемое при постоянном давлении в конкретной реакции / процессе.

Это изменение энтальпии при постоянном давлении теперь определяется

# H = U + p V #

Единицей СИ для изменения энтальпии является джоуль (J), и она зависит от того, сколько компонентов в вашей системе. Чем больше вещества у вас есть, тем больше тепла может быть поглощено или выделено для данного изменения. Например, испарение 100 г воды отнимает вдвое больше энергии, чем тот же процесс для 50 г воды. Это делает энтальпию обширным свойством.

Однако таблицы значений энтальпии обычно указываются как молярная энтальпия (кДж / моль) и удельная энтальпия (кДж / кг). Это интенсивные свойства, поскольку они уже учитывают количество компонентов (один моль или один кг).

Существует несколько различных типов изменений энтальпии, таких как фазовые изменения, энтальпии реакции и так далее. Они могут быть даны в кДж или кДж / моль. Какой из них диктует, является ли это интенсивным или обширным свойством.

Вот мое обоснование в качестве примера и аналогии. Обратите внимание, что мы используем kJ вместо J, поскольку это то, что обычно используется.

Для испарения одного моля воды при 298 К

# H = 44 "кДж" #

или же

# H_ "vap" (H_2O) = 44 "кДж / моль" #

Эти две величины связаны выражением

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

Изменение энтальпии (# #; H), в то время как молярная энтальпия испарения (# ΔH_ "ВАП" (H_2O) #) интенсивно.

Теперь давайте посмотрим на плотность, которая является интенсивным свойством. Следующие два уравнения сравнимы

# "Плотность" = "масса" / "Объем" #

а также

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

Изменение энтальпии для определенной величины (n) определяется в кДж как

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

так же, как масса в данном объеме вещества определяется

# "Масса" = "плотность" * "объем" #

Итак, вы видите

# "Плотность" - = ΔH_ "VAP" (H_2O) #

# "Масса" - = #; H

# "Плотность" # а также # ΔH_ "ВАП" (H_2O) # интенсивны, тогда как # "Масса" # а также # #; H обширны.