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Enthalpie-Definition in Chemie und Physik

Die Enthalpie ist eine thermodynamische Eigenschaft eines Systems. Dies ist die Summe der internen Energie, die dem Produkt aus Druck und Volumen des Systems hinzugefügt wird. Es spiegelt die Fähigkeit zur Ausführung nicht mechanischer Arbeiten und die Fähigkeit zur Wärmeabgabe wider .

Enthalpie wird als H bezeichnet ; spezifische Enthalpie bezeichnet als h . Übliche Einheiten, die zum Ausdrücken der Enthalpie verwendet werden, sind Joule, Kalorien oder BTU (British Thermal Unit). Die Enthalpie in einem Drosselungsprozess ist konstant.

Die Änderung der Enthalpie wird eher berechnet als die Enthalpie, teilweise 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 Bedingungen konstanten Drucks 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 auf dem Boden befinden, aber er kann sehen, dass sich drei Sprossen am Fenster befinden, an denen eine Person gerettet werden muss. Ebenso kann die Gesamtenthalpie nicht gemessen werden, die Änderung der Enthalpie (drei Leitersprossen) jedoch.

 

Enthalpieformeln

H=E + PV

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

d H=T d S + P d V.

 

Welche Bedeutung hat die Enthalpie?

  • Durch Messen 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 verwendet, um den Wärmefluss in der Kalorimetrie zu messen .
  • Es wird gemessen, um einen Drosselungsprozess oder eine Joule-Thomson-Erweiterung 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 Thermotechnik.

 

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 sich in Dampf verwandelt.

Die Schmelzwärme von Eis beträgt 333 J / g (was bedeutet, dass 333 J absorbiert werden, 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.

H 2 O (s) → H 2 O (l); ΔH =?
H 2 O (1) → H 2 O (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
A.  Die Schmelz- und Verdampfungswärme wird in Joule angegeben. Das erste, was zu tun ist, ist die Umrechnung in Kilojoule. Aus dem  Periodensystem wissen wir, dass 1  Mol Wasser  (H 2 O) 18,02 g beträgt. Daher:
Fusion & Dgr; H=18,02 g
× 333 J / 1 g Fusion & Dgr; H=6,00 × 10 3  J
Fusion &
Dgr; H=6,00 kJ Verdampfung & Dgr; H=18,02 g
× 2257 J / 1 g Verdampfung & Dgr; H=4,07 × 10 4  J
Verdampfung & Dgr; H=40,7 kJ
So die abgeschlossene thermochemische Reaktionen sind:
H 2 O (s) → H 2 O (l); ΔH=+6,00 kJ
H 2 O (1) → H 2 O (g); ΔH=+40,7 kJ
B.  Jetzt wissen wir, dass:
1 Mol H 2 O (s)=18,02 g H 2 O (s) ~ 6,00 kJ
Unter Verwendung dieses Umrechnungsfaktors:
0,800 kJ x 18,02 g Eis / 6,00 kJ=2,40 g Eis geschmolzen

 

Antworten

A.  H 2 O (s) → H 2 O (l); ΔH=+6,00 kJ

H 2 O (1) → H 2 O (g); ΔH=+40,7 kJ

B.  2,40 g Eis geschmolzen

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