Энтальпия испарения

В термодинамике энтальпия испаривания (символ $∆ H VAP$ ), также известная как ( скрытая ) теплота испарения или тепла испарения , является количеством энергии ( энтальпия ), которое должно быть добавлено в жидкое вещество, чтобы преобразовать количество это вещество в газ . Энтальпия испарения является функцией давления и преобразование ( испарение или испарение температуры, при которой происходит ).

Энтальпия испарения часто цитируется для нормальной температуры кипения вещества. Хотя табличные значения обычно корректируются до 298 К , эта коррекция часто меньше, чем неопределенность в измеренном значении.

Тепло испарения зависит от температуры, хотя может быть принято постоянное тепло испарения для небольших диапазонов температуры и для снижения температуры $t r ≪ 1$ . Тепло испарения уменьшается с повышением температуры и полностью исчезает в определенной точке, называемой критической температурой ( $t r = 1$ ). Выше критической температуры фазы жидкости и пара неотличимы, а вещество называется сверхкритической жидкостью .

Единицы

Значения обычно цитируются в j / моль или кДж/моль (молярная энтальпия испарения), хотя кДж/кг или j/g (удельное тепло испарения) и более старые единицы, такие как Kcal /Mol, Cal/G и Btu / LB иногда все еще используется среди других.

Энтальпия конденсации

Энтальпия конденсации (или тепла конденсации ) по определению равен энтальпии испарения с противоположным знаком: энтальпия изменения испарения всегда положительные (тепло поглощается веществом), тогда как изменения энтальпии всегда являются отрицательными (тепло высвобождается веществом).

Термодинамический фон

Энтальпия испарения может быть написана как

\Delta H_{\text{vap}}=\Delta U_{\text{vap}}+p\,\Delta V

Он равен повышенной внутренней энергии паровской фазы по сравнению с жидкой фазой, а также работой, выполняемой на давлении окружающей среды. Увеличение внутренней энергии можно рассматривать как энергию, необходимую для преодоления межмолекулярных взаимодействий в жидкости (или твердого вещества, 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 в жидкой воде удерживаются вместе относительно прочными водородными связями , а энтальпия испарения, 40,65 кДж/моль, более чем в пять раз превышает энергию, необходимую для нагрева одинакового количества воды от 0 ° C до 100 ° C ( C _P = 75,3 J/K · моль). Однако при использовании энтальпий испаривания необходимо соблюдать осторожность для измерения прочности межмолекулярных сил, поскольку эти силы могут сохраняться в некоторой степени в газовой фазе (как в случае с фторидом водорода ), и поэтому рассчитанное значение связи Сила будет слишком низкой. Это особенно верно для металлов, которые часто образуются Ковалентно связанные молекулы в газовой фазе: в этих случаях энтальпия распыления должна использоваться для получения истинного значения энергии связи .

Альтернативное описание состоит в том, чтобы рассматривать энтальпию конденсации как тепло, которое должно быть выпущено в окружающую среду, чтобы компенсировать падение энтропии, когда газовый контакт с жидкостью. Поскольку жидкость и газ находятся в равновесии в точке кипения ( T _B ), Δ _V G = 0, что приводит к:

\Delta _{\text{v}}S=S_{\text{gas}}-S_{\text{liquid}}={\frac {\Delta _{\text{v}}H}{T_{\text{b}}}}

Поскольку ни энтропия, ни энтальпия сильно варьируются в зависимости от температуры, нормально использовать табличные стандартные значения без какой -либо коррекции для разницы в температуре от 298 К. необходимо внести коррекцию, если давление отличается от 100 кПа , как энтропия Газ пропорционален его давлению (или, точнее, к его явности ): энтропии жидкостей мало варьируются с давлением, так как сжимаемость жидкости невелика.

Эти два определения эквивалентны: температура кипения - это температура, при которой увеличенная энтропия газовой фазы преодолевает межмолекулярные силы. В качестве данного количества материи всегда имеет более высокую энтропию в газовой фазе, чем в конденсированной фазе ( $\Delta _{\text{v}}S$ всегда положительный) и из

\Delta G=\Delta H-T\Delta S

,

падает Изменение свободной энергии Гиббса с повышением температуры: газы предпочитают при более высоких температурах, как это наблюдается на практике.

Испаризация энтальпии электролитных решений

Оценка энтальпии испаривания растворов электролита может быть просто выполнена с использованием уравнений на основе химических термодинамических моделей, таких как модель Питцера ^{[ 1 ]} или модель TCPC. ^{[ 2 ]}

Выбранные значения

Элементы

Энтальпии испарения элементов
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
Группа →
↓ Период
1	H 0,90																	Он 0,08
2	LI 136	Быть 292											B 508	C 715	N 5.57	O 6.82	F 6.62	NE 1,71
3	NA 97.4	MG 128											AL 284	Si 359	P 12.4	S 45	CL 20.4	AR 6,53
4	K 76.9	CA 155	SC 333	Ti 425	V 444	CR 339	МН 221	Fe 340	CO 377	Ni 379	CU 300	Zn 115	GA 256	GE 334	Как 32,4	SE 95,5	BR 30.0	КР 9.08
5	RB 75.8	SR 141	Y 390	ZR 573	NB 690	В 617	TC 585	RU 619	RH 494	PD 358	Ag 254	CD 99.9	В 232	SN 296	SB 193	TE 114	I 41.6	XE 12.6
6	CS 63.9	BA 140	Лу 414	HF 648	TA 733	W 807	Re 704	ОС 678	IR 564	Pt 510	AU 342	HG 59.1	TL 165	PB 179	Би 179	После 103	В 54,4	RN 18.1
7	FR 65	RA 113	LR N/A.	RF N/A.	DB N/A.	SG N/A.	BH N/A.	HS N/A.	MT N/A.	DS N/A.	RG N/A.	CN N/A.	NH N/A.	FL N/A.	MC N/A.	Lv n/a	TS N/A.	Og n / a

			LA 400	CE 398	PR 331	Как 289	PM 289	SM 172	ЕС ЕС 24	GD 301	TB 391	DY 280	HO 251	ER 280	TM 191	YB 129
			AC 400	TH 514	PA 481	U 417	NP 336	PU 333	Am N/A.	CM N/A.	BK N / A	Ср. N/A.	Это n/a	FM N/A.	MD N/A.	Нет N/A.

	Энтальпия в KJ/моль, измеренная в соответствующих нормальных точках кипения
	0-10 кДж / раз		10-100 кДж / раз			100-300 кДж / раз			> 300 кДж/моль

Испаривание металлов является ключевым этапом в синтезе паров металла , который использует повышенную реакционную способность атомов металлов или мелких частиц относительно объемных элементов.

Другие общие вещества

Энтальпии испарения общих веществ, измеренные в соответствующих стандартных точках кипения:

Сложный	Точка кипения при нормальном давлении			Тепло испарения
Сложный	(K)	(° C)	(° F)	( KJ / Times )	(J/g)
Ацетон	329	56	133	31.300	538.9
Алюминий	2792	2519	4566	294.0	10500
Аммиак	240	−33.34	−28	23.35	1371
Бутан	272–274	−1	30–34	21.0	320
Диэтиловый эфир	307.8	34.6	94.3	26.17	353.1
Этанол	352	78.37	173	38.6	841
Водород ( парагидроген )	20.271	−252.879	−423.182	0.8992	446.1
Железо	3134	2862	5182	340	6090
Изопропиловый спирт	356	82.6	181	44	732.2
Метан	112	−161	−259	8.170	480.6
Метанол	338	64.7	148	35.2 ^{[ 3 ]}	1104
Пропан	231	−42	−44	15.7	356
Фосфин	185	−87.7	−126	14.6	429.4
Вода	373.15	100	212	40.66	2257

Смотрите также

Отношения Клэйджрона
Уравнение Шиманского описывает температурную зависимость тепла испаривания
Энтальпия слияния , удельная жара плавления
Энтальпия сублимации
Метод Joback , оценка тепла испаривания в нормальной точке кипения из молекулярных структур
Скрытая тепло

Ссылки

^ GE, Синлей; Ван, Ксидунг (20 мая 2009 г.). «Оценка депрессии точки замерзания, высоты температуры кипения и энтальпий испарения растворов электролита» . Исследования промышленной и инженерной химии . 48 (10): 5123. DOI : 10.1021/IE900434H .
^ GE, Синлей; Ван, Xidong (2009). «Расчеты депрессии точки замерзания, повышения температуры кипения, давления паров и энтальпий испарения растворов электролита с помощью модифицированной треххарактерной модели корреляции параметров». Журнал химии растворов . 38 (9): 1097–1117. doi : 10.1007/s10953-009-9433-0 . ISSN 0095-9782 . S2CID 96186176 .
^ Nist

Значения ключевых кода для термодинамики
Гмелин, Леопольд (1985). Гмелин Руководство неорганической химии / 08 A (8 -е, совершенно новое изд.). Берлин [UA]: Springer. С. ISBN 978-3-540-93516-2 .
NIST Chemistry Webbook
Янг, Фрэнсис В. Сирс, Марк В. Земанский, Хью Д. (1982). Университетская физика (6 -е изд.). Чтение, Массачусетс: Аддисон-Уэсли. ISBN 978-0-201-07199-3 . {{cite book}}: Cs1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[1] GE, Синлей; Ван, Ксидунг (20 мая 2009 г.). «Оценка депрессии точки замерзания, высоты температуры кипения и энтальпий испарения растворов электролита» . Исследования промышленной и инженерной химии . 48 (10): 5123. DOI : 10.1021/IE900434H .

[GeWang2009-2] GE, Синлей; Ван, Xidong (2009). «Расчеты депрессии точки замерзания, повышения температуры кипения, давления паров и энтальпий испарения растворов электролита с помощью модифицированной треххарактерной модели корреляции параметров». Журнал химии растворов . 38 (9): 1097–1117. doi : 10.1007/s10953-009-9433-0 . ISSN 0095-9782 . S2CID 96186176 .

[3] Nist

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

v Т и Состояния материи ( список )
Состояние	Твердый Жидкость Газ / пара Суперкритическая жидкость Плазма
Низкая энергия	Бозе -Эйнштейн Конденсат Фермионный конденсат Дегенеративное вещество Квантовый зал Ридберг Маттер Странное дело Излишний Суперзсолид Фотонная молекула
Высокая энергия	QCD Matter Quark - Gluon Plasma Цветовое конденсат
Другие государства	Коллоид Кристалл Жидкий кристалл Время кристалл Сколько спиновой жидкости Экзотическая материя Программируемая материя Темная материя Антиметра Магнитно упорядочен Анти -ромагнет Ferrimagnet Ферромагнет Жидкость струнной сети Суперглас
Фазовые переходы	Кипение Точка кипения Конденсация Критическая линия Критическая точка Кристаллизация Показания Испарение Флэш -испарение Замораживание Химическая ионизация Ионизация Lambda Point Таяние Точка плавления Рекомбинация Регулирование Насыщенная жидкость Сублимация Переохлаждение Тройная точка Испарение Витрификация
Количества	Энтальпия слияния Энтальпия сублимации Энтальпия испарения Скрытая тепло Скрытая внутренняя энергия Правило Трутона Волатильность
Концепции	Барионическое вещество Дворянство Сжатая жидкость Кривая охлаждения Уравнение государства Эффект Лейдена Фроста Макроскопические квантовые явления ЭФФЕКТ Порядок и беспорядок (физика) Спинодальный Сверхпроводимость Перегретый пара Перегрев Термодиэлектрический эффект

Базы данных управления авторитетом
Международный	БЫСТРЫЙ
Национальный	Германия Соединенные Штаты Франция BNF Данные Израиль