Вода молярная энтальпия парообразования

Энтальпия испарения — Enthalpy of vaporization

Энтальпия испарения (символ Δ Н _VAP ), также известное как (латентный) теплота испарения или теплоты испарения , это количество энергии ( энтальпия ) , который должен быть добавлен к жидкой субстанции , чтобы превратить количество этого вещества в газ. Энтальпия парообразования является функцией давления, при котором происходит это преобразование.

Энтальпия испарения часто приводится для нормальной температуры кипения вещества. Хотя табличные значения обычно корректируются до 298 K , эта поправка часто меньше, чем погрешность измеренного значения.

Теплота парообразования зависит от температуры, хотя можно предположить постоянную теплоту парообразования для небольших диапазонов температур и для пониженной температуры Т р <\ displaystyle T_ > . Теплота испарения уменьшается с повышением температуры и полностью исчезает в определенной точке, называемой критической температурой ( ). Выше критической температуры жидкая и паровая фазы неразличимы, и вещество называется сверхкритической жидкостью . ≪ 1 <\ displaystyle <>\ ll 1> Т р знак равно 1 <\ displaystyle T_ = 1>

СОДЕРЖАНИЕ

Единицы

Значения обычно указываются в Дж / 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 британские тепловые единицы / lb иногда все еще используются среди других.

Энтальпия конденсации

Энтальпия конденсации (или теплоты конденсации ) по определению равна энтальпии парообразования с противоположным знаком: энтальпии испарения всегда положительны (тепло поглощается веществом), тогда как энтальпия изменение конденсации всегда отрицательно (тепло выделяется веществом).

Термодинамический фон

Энтальпию испарения можно записать как

Δ ЧАС vap знак равно Δ U vap + п Δ V <\ displaystyle \ Delta H _ <\ text > = \ Delta U _ <\ text > + p \, \ Delta V>

Он равен увеличенной внутренней энергии паровой фазы по сравнению с жидкой фазой плюс работа, выполняемая против давления окружающей среды. Увеличение внутренней энергии можно рассматривать как энергию, необходимую для преодоления межмолекулярных взаимодействий в жидкости (или твердом теле в случае сублимации ). Следовательно, гелий имеет особенно низкую энтальпию испарения, 0,0845 кДж / моль, поскольку силы Ван-дер-Ваальса между атомами гелия особенно слабы. С другой стороны, молекулы жидкой воды удерживаются вместе относительно прочными водородными связями , а ее 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 ( c _p = 75,3 Дж / К · моль). Однако следует соблюдать осторожность при использовании энтальпий парообразования для измерения силы межмолекулярных сил, поскольку эти силы могут сохраняться до некоторой степени в газовой фазе (как в случае с фтористым водородом ), и поэтому расчетное значение связи сила будет слишком низкой. Это особенно верно для металлов, которые часто образуют ковалентно связанные молекулы в газовой фазе: в этих случаях для получения истинного значения энергии связи необходимо использовать энтальпию атомизации .

Альтернативное описание состоит в том, чтобы рассматривать энтальпию конденсации как тепло, которое должно выделяться в окружающую среду, чтобы компенсировать падение энтропии, когда газ конденсируется в жидкость. Поскольку жидкость и газ находятся в равновесии в точке кипения ( T _b ), Δ _v G = 0, что приводит к:

Δ v S знак равно S газ — S жидкость знак равно Δ v ЧАС Т б <\ displaystyle \ Delta _ <\ text > S = S _ <\ text > — S _ <\ text > = <\ frac <\ Delta _ <\ text > H> < Т _ <\ текст >>>>