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 . 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 .
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
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:
Поскольку ни энтропия, ни энтальпия сильно не меняются с температурой, нормально использовать табличные стандартные значения без какой-либо поправки на разницу в температуре от 298 К. Если давление отличается от 100 кПа , необходимо внести поправку в качестве энтропии Газ пропорционален его давлению (или, точнее, его летучести ): энтропии жидкостей мало меняются 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 положительна), и от
- ,
изменение свободной энергии Гиббса падает с повышением температуры: газы предпочтительнее при более высоких температурах, что и 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 или модель TCPC.
Выбранные значения
Элементы
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Группа → | ||||||||||||||||||||
↓ Период | ||||||||||||||||||||
1 | ЧАС0,44936 | Он0,0845 | ||||||||||||||||||
2 | Ли145,92 | Быть292,40 | B489,7 | C355,8 | N2,7928 | О3,4099 | F3,2698 | Ne1,7326 | ||||||||||||
3 | Na96,96 | Mg127,4 | Al293,4 | Si300 | п12,129 | S1,7175 | Cl10.2 | Ar6,447 | ||||||||||||
4 | K79,87 | Ca153,6 | Sc314,2 | Ti421 | V452 | Cr344,3 | Mn226 | Fe349,6 | Co376,5 | Ni370,4 | Cu300,3 | Zn115,3 | Ga258,7 | Ge330,9 | В качестве34,76 | Se26,3 | Br15,438 | Kr9,029 | ||
5 | Руб.72,216 | Sr144 | Y363 | Zr581,6 | Nb696,6 | Пн598 | Tc660 | RU595 | Rh493 | Pd357 | Ag250,58 | CD100 | В231,5 | Sn295,8 | Sb77,14 | Te52,55 | я20,752 | Xe12,636 | ||
6 | CS67,74 | Ба142 | Лун / д | Hf575 | Та743 | W824 | Re715 | Операционные системы627,6 | Ir604 | Pt510 | Au334,4 | Hg59,229 | Tl164,1 | Pb177,7 | Би104,8 | По60,1 | В27,2 | Rn16,4 | ||
7 | Птн / д | Ра37 | Lrн / д | Rfн / д | Dbн / д | Sgн / д | Bhн / д | Hsн / д | Mtн / д | Dsн / д | Rgн / д | Cnн / д | Nhн / д | Flн / д | Mcн / д | Ур.н / д | Цн / д | Ogн / д | ||
|
||||||||||||||||||||
Ла414 | Ce414 | Prн / д | Ndн / д | Вечеран / д | Смн / д | ЕСн / д | Б-гн / д | Tbн / д | Dyн / д | Хон / д | Эн / д | Тмн / д | Ybн / д | |||||||
Acн / д | Чт514,4 | Пан / д | Uн / д | Npн / д | Пун / д | Являюсьн / д | Смн / д | Bkн / д | Cfн / д | Esн / д | FMн / д | Мкрн / д | Нетн / д | |||||||
Энтальпия в кДж / моль, измеренная при их соответствующих нормальных точках кипения | ||||||||||||||||||||
0–10 кДж / моль | 10–100 кДж / моль | 100–300 кДж / моль | > 300 кДж / моль |
Испарение металлов является ключевым этапом в синтезе паров металлов , в котором используется повышенная реакционная 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:
Сложный | Температура кипения при нормальном давлении | Теплота испарения | |||
---|---|---|---|---|---|
(К) | (° C) | (° F) | ( Дж / моль ) | (Дж / г) | |
Ацетон | 329 г | 56 | 133 | 31 300 | 538,9 |
Алюминий | 2792 | 2519 | 4566 | 294000 | 10500 |
Аммиак | 240 | -33,34 | −28 | 23350 | 1371 |
Бутан | 272–274 | −1 | 30–34 | 21000 | 320 |
Диэтиловый эфир | 307,8 | 34,6 | 94,3 | 26170 | 353,1 |
Спирт этиловый | 352 | 78,37 | 173 | 38600 | 841 |
Водород ( параводород ) | 20 271 | -252,879 | -423,182 | 899,2 | 446,1 |
Железо | 3134 | 2862 | 5182 | 340000 | 6090 |
Изопропиловый спирт | 356 | 82,6 | 181 | 44000 | 732,2 |
Метан | 112 | −161 | −259 | 8170 | 480,6 |
Метанол | 338 | 64,7 | 148 | 35200 | 1104 |
Пропан | 231 | -42 | -44 | 15700 | 356 |
Фосфин | 185 | -87,7 | −126 | 14600 | 429,4 |
Воды | 373,15 | 100 | 212 | 40660 | 2257 |
Смотрите также
- Соотношение Клаузиуса – Клапейрона
- Энтальпия плавления , удельная теплота плавления
- Энтальпия сублимации
- Метод Джобака , оценка теплоты испарения при нормальной температуре кипения по молекулярным структурам
- Скрытая теплота
использованная литература
- Ключевые значения CODATA для термодинамики
- Гмелин, Леопольд (1985). Gmelin-Handbuch der anorganischen Chemie / 08 a (8., völlig neu Bearb. Aufl. Ed.). Берлин [ua]: Springer. С. 116–117. ISBN 978-3-540-93516-2.
- Интернет-книга NIST по химии
- Янг, Фрэнсис В. Сирс, Марк В. Земанский, Хью Д. (1982). Университетская физика (6-е изд.). Ридинг, Массачусетс: Эддисон-Уэсли. ISBN 978-0-201-07199-3.