Dlaczego entalpia jest obszerną własnością? + Przykład

Po pierwsze, obszerna właściwość zależy od ilości materiału. Na przykład masa jest obszerną właściwością, ponieważ podwojenie ilości materiału powoduje podwojenie masy. Intensywna właściwość nie zależy od ilości materiału. Przykładami intensywnych właściwości są temperatura # T # i ciśnienie # P #.

Entalpia jest miarą zawartości ciepła, więc im większa masa jakiejkolwiek substancji, tym większa ilość ciepła, jaką może utrzymać w każdej określonej temperaturze i ciśnieniu.

Technicznie, entalpia jest definiowana jako całka pojemności cieplnej przy stałym ciśnieniu od zera absolutnego do interesującej temperatury, w tym wszelkich zmian fazy. Na przykład, #DeltaH = int_ (T_ (0K)) ^ (T_ „bramka”) C_PdT #

# = int_ (T_ (0K)) ^ (T_ "fus") C_PdT + DeltaH_ "fus" + int_ (T_ "fus") ^ (T_ "vap") C_PdT + DeltaH_ "vap" + int_ (T_ "vap") ^ (T_ „bramka”) C_PdT #

jeśli przypuszczamy, że temperatura zainteresowania jest powyżej temperatury wrzenia. Potem przechodzimy #T_ (0K) -> T_ "fus" -> T_ "vap" -> T_ "goal" #.

Jeśli dwie próbki są identyczne w tej samej temperaturze i ciśnieniu, z wyjątkiem tego, że próbka B ma dwukrotnie większą masę niż próbka A, wówczas entalpia próbki B jest dwukrotnie większa niż próbki A.

Dlatego wartości entalpii są zwykle podawane jako J / mol lub kJ / mol. Jeśli pomnożysz cytowaną wartość przez liczbę moli substancji, otrzymasz entalpię w J lub kJ.

Odpowiedź:

Entalpia z definicji (jednostki J) jest obszerną właściwością, ponieważ jest proporcjonalna do ilości składników w danym systemie. Jest to jednak również właściwość intensywna, gdy jest podawana w kJ / mol lub kJ / kg.

Wyjaśnienie:

Entalpia, # H #, jest zdefiniowany jako

#H = U + pV #

# U = "energia wewnętrzna" #

# p = "ciśnienie" #

# V = „objętość” #

Nie możemy jednak bezpośrednio zmierzyć całkowitej entalpii systemu, więc możemy zmierzyć tylko zmiany entalpii.

Zmiana entalpii to ciepło wydzielane lub absorbowane przy stałym ciśnieniu w określonej reakcji / procesie.

Ta zmiana entalpii przy stałym ciśnieniu jest teraz podawana przez

# H = U + p V #

Jednostką SI dla zmiany entalpii jest dżul (J) i zależy ona od tego, ile elementów w systemie masz. Im więcej substancji masz, tym więcej ciepła może zostać zaabsorbowane lub uwolnione dla danej zmiany. Na przykład odparowanie 100 g wody wymaga podwójnej ilości energii w takim samym procesie dla 50 g wody. To sprawia, że entalpia jest obszerną własnością.

Jednak tabele wartości entalpii są powszechnie podawane jako entalpia molowa (kJ / mol) i entalpia właściwa (kJ / kg). Są to właściwości intensywne, ponieważ uwzględniają już ilość składników (jeden mol lub jeden kg).

Istnieje kilka różnych typów zmian entalpii, takich jak zmiany fazy, entalpie reakcji i tak dalej. Mogą być podane w kJ lub kJ / mol. Która dyktuje, czy jest to majątek intensywny czy rozległy.

Oto moje uzasadnienie na zasadzie przykładu i analogii. Zauważ, że używamy kJ zamiast J, ponieważ jest to powszechnie używane.

Aby odparować jeden mol wody o temperaturze 298 K

# H = 44 „kJ” #

lub

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

Te dwie wielkości są powiązane wyrażeniem

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

Zmiana entalpii (# H #) jest rozległy, natomiast entalpia molowa parowania (# H_ "vap" (H_2O) #) jest intensywny.

Spójrzmy teraz na gęstość, która jest właściwością intensywną. Poniższe dwa równania są porównywalne

# „gęstość” = „masa” / „objętość” #

i

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

Zmiana entalpii dla pewnej ilości (n) jest podawana w kJ przez

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

tak jak podana jest masa w danej objętości substancji

# „masa” = „gęstość” * „objętość” #

Więc widzisz

# "gęstość" - = H_ "vap" (H_2O) #

# "masa" - = H #

#"gęstość"# i # H_ "vap" (H_2O) # są intensywne, podczas gdy #"masa"# i # H # są rozległe.