WikiDer > Энтальпия испарения

Enthalpy of vaporization

Температурная зависимость теплоты испарения воды, метанола, бензола и ацетона.

В энтальпия испарения (символ ∆ЧАСvap), также известный как (скрытая) теплота испарения или же теплота испарения, - количество энергии (энтальпия), который необходимо добавить к жидкому веществу, чтобы преобразовать некоторое количество этого вещества в газ. Энтальпия парообразования является функцией давление при котором происходит это преобразование.

Энтальпия испарения часто указывается для нормальная температура кипения вещества. Хотя табличные значения обычно корректируются до 298K, эта поправка часто меньше, чем неуверенность в измеренном значении.

Теплота испарения зависит от температуры, хотя можно предположить постоянную теплоту испарения для небольших диапазонов температур и для пониженная температура . Теплота испарения уменьшается с повышением температуры и полностью исчезает в определенной точке, называемой критической температурой (). Выше критическая температура, жидкость и пар фазы неразличимы, и вещество называется сверхкритическая жидкость.

Единицы

Значения обычно указаны в J/моль, или кДж / моль (молярная энтальпия испарения), хотя кДж / кг или Дж / г (удельная теплота испарения) и более старые единицы, такие как ккал/ моль, кал / г и БТЕ/ lb иногда все еще используются среди других.

Энтальпия конденсации

В энтальпия конденсации (или же теплота конденсации) по определению равна энтальпии парообразования с противоположным знаком: изменения энтальпии парообразования всегда положительны (тепло поглощается веществом), тогда как изменения энтальпии конденсации всегда отрицательны (тепло выделяется веществом).

Термодинамический фон

Молярная энтальпия цинка выше 298,15 К и при давлении 1 атм, демонстрируя разрывы в точках плавления и кипения. Энтальпия плавления (ΔH ° m) цинка составляет 7323 Дж / моль, а энтальпия испарения (ΔH ° v) составляет 115330 Дж / моль.

Энтальпию испарения можно записать как

Он равен увеличенному внутренняя энергия паровой фазы по сравнению с жидкой фазой, плюс работа, проделанная против давления окружающей среды. Увеличение внутренней энергии можно рассматривать как энергию, необходимую для преодоления межмолекулярные взаимодействия в жидкости (или твердом, в случае сублимация). Следовательно гелий имеет особенно низкую энтальпию парообразования, 0,0845 кДж / моль, поскольку силы Ван дер Ваальса между гелием атомы особенно слабы. С другой стороны, молекулы в жидкости воды удерживаются относительно сильными водородные связи, а его энтальпия испарения, 40,65 кДж / моль, более чем в пять раз превышает энергию, необходимую для нагрева того же количества воды от 0 ° C до 100 ° C (cп = 75,3 Дж / К · моль). Однако следует соблюдать осторожность при использовании энтальпии испарения для мера сила межмолекулярных сил, так как эти силы могут сохраняться до некоторой степени в газовой фазе (как в случае с фтороводород), поэтому рассчитанное значение прочность сцепления будет слишком низким. Это особенно верно в отношении металлов, которые часто образуют ковалентно связанный молекул в газовой фазе: в этих случаях энтальпия распыления необходимо использовать для получения истинного значения энергия связи.

Альтернативное описание - рассматривать энтальпию конденсации как тепло, которое должно выделяться в окружающую среду, чтобы компенсировать падение энтропия когда газ конденсируется в жидкость. Поскольку жидкость и газ находятся в равновесие при температуре кипения (Тб), Δvграмм = 0, что приводит к:

Поскольку ни энтропия, ни энтальпия сильно различаются в зависимости от температуры, обычно используются табличные стандартные значения без какой-либо поправки на разницу температур от 298 K. Корректировка должна быть сделана, если давление отличается от 100кПа, поскольку энтропия газа пропорциональна его давлению (точнее, его летучесть): энтропии жидкостей мало изменяются с давлением, так как сжимаемость жидкости мала.

Эти два определения эквивалентны: точка кипения - это температура, при которой повышенная энтропия газовой фазы преодолевает межмолекулярные силы. Поскольку данное количество вещества всегда имеет более высокую энтропию в газовой фазе, чем в конденсированной фазе ( всегда положительный), а от

,

то Свободная энергия Гиббса изменение падает с повышением температуры: газы предпочтительнее при более высоких температурах, как это наблюдается на практике.

Энтальпия испарения растворов электролитов

Оценка энтальпии испарения растворов электролитов может быть просто выполнена с использованием уравнений, основанных на химических термодинамических моделях, таких как модель Питцера.[1] или модель TCPC.[2]

Выбранные значения

Элементы

123456789101112131415161718
Группа →
↓ Период
1ЧАС0.44936Он0.0845
2Ли145.92Быть292.40B489.7C355.8N2.7928О3.4099F3.2698Ne1.7326
3Na96.96Mg127.4Al293.4Si300п12.129S1.7175Cl10.2Ar6.447
4K79.87Ca153.6Sc314.2Ti421V452Cr344.3Mn226Fe349.6Co376.5Ni370.4Cu300.3Zn115.3Ga258.7Ge330.9В качестве34.76Se26.3Br15.438Kr9.029
5Руб.72.216Sr144Y363Zr581.6Nb696.6Пн598Tc660RU595Rh493Pd357Ag250.58CD100В231.5Sn295.8Sb77.14Te52.55я20.752Xe12.636
6CS67.74Ба142Ла4141 звездочкаHf575Та743W824Re715Операционные системы627.6Ir604Pt510Au334.4Hg59.229Tl164.1Pb177.7Би104.8По60.1В27.2Rn16.4
7Птн / дРа37Acн / д1 звездочкаRfн / дDbн / дSgн / дBhн / дHsн / дMtн / дDsн / дRgн / дCnн / дNhн / дFlн / дMcн / дLvн / дЦн / дOgн / д

1 звездочкаCe414Prн / дNdн / дВечеран / дСмн / дЕвропан / дБ-гн / дTbн / дDyн / дХон / дЭн / дТмн / дYbн / дЛун / д
1 звездочкаЧт514.4Пан / дUн / дNpн / дПун / дЯвляюсьн / дСмн / дBkн / дCfн / дEsн / дFMн / дМкрн / дНетн / дLrн / д
 
Энтальпия в кДж / моль, измеренная при их соответствующих нормальных точках кипения
0–10 кДж / моль10–100 кДж / моль100–300 кДж / моль> 300 кДж / моль

Испарение металлов - ключевой шаг в синтез паров металлов, который использует повышенную реакционную способность атомов металла или мелких частиц по сравнению с объемными элементами.

Другие распространенные вещества

Энтальпии испарения обычных веществ, измеренные при их соответствующих стандартных точках кипения:

СложныйТемпература кипения при нормальном давленииТеплота испарения
(K)(° C)(° F)(Дж / моль)(Дж / г)
Ацетон329 г5613331300538.9
Алюминий27922519456629400010500
Аммиак240−33.34−28233501371
Бутан272–274−130–3421000320
Диэтиловый эфир307.834.694.326170353.1
Этиловый спирт35278.3717338600841
Водород (параводород)20.271−252.879−423.182899.2446.1
Утюг3134286251823400006090
Изопропиловый спирт35682.618144000732.2
Метан112−161−2598170480.6
Метанол33864.714835200[3]1104
Пропан231−42−4415700356
Фосфин185−87.7−12614600429.4
Вода373.15100212406602257

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Ге, Синьлей; Ван, Сидун (20 мая 2009 г.). «Оценка депрессии точки замерзания, повышения точки кипения и энтальпии испарения растворов электролитов». Промышленные и инженерные химические исследования. 48 (10): 5123. Дои:10.1021 / ie900434h.
  2. ^ Ге, Синьлей; Ван, Сидун (2009). «Расчеты депрессии точки замерзания, повышения точки кипения, давления пара и энтальпий испарения растворов электролитов с помощью модифицированной модели корреляции трех параметров». Журнал химии растворов. 38 (9): 1097–1117. Дои:10.1007 / s10953-009-9433-0. ISSN 0095-9782.
  3. ^ NIST