Per què l'entalpia és una propietat extensa? + Exemple

En primer lloc, una propietat àmplia depèn de la quantitat de material present. Per exemple, la massa és una propietat extensa, perquè si dupliques la quantitat de material, la massa es dobla. Una propietat intensiva no depèn de la quantitat de material present. Els exemples de propietats intensives són la temperatura # T # i pressió # P #.

L’entalpia és una mesura del contingut de calor, de manera que com més gran és la massa de qualsevol substància, més gran és la quantitat de calor que pot contenir a qualsevol temperatura i pressió particulars.

Tècnicament, l'entalpia es defineix com la integral de la capacitat calorífica a pressió constant des del zero absolut a la temperatura d'interès, incloent-hi qualsevol canvi de fase. Per exemple, #DeltaH = int_ (T_ (0K)) ^ (T_ "objectiu") C_PdT #

# = int_ (T_ (0K)) ^ (T_ "fus") C_PdT + DeltaH_ "fus" + int_ (T_ "fus") ^ (T_ "vap") C_PdT + DeltaH_ "vap" + int_ (T_ "vap")) ^ (T_ "objectiu") C_PdT #

si suposem que la temperatura d’interès se situa per sobre del punt d’ebullició. Llavors, passem #T_ (0K) -> T_ "fus" -> T_ "vap" -> T_ "objectiu" #.

Si dues mostres són idèntiques a la mateixa temperatura i pressió, excepte que la mostra B té el doble de massa de la mostra A, llavors l'entalpia de la mostra B és el doble de la mostra A.

Per això, els valors d'entalpia solen citar-se com J / mol o kJ / mol. Si multipliqueu el valor citat pel nombre de mols de substància, obtindreu l'entalpia en J o kJ.

Resposta:

L’entalpia per definició (unitats de J) és una propietat àmplia, ja que és proporcional a la quantitat de components del sistema. No obstant això, també és una propietat intensiva quan es cita en kJ / mol o kJ / kg.

Explicació:

Entalpia, # H #, es defineix com

#H = U + pV #

# U = "energia interna" #

# p = "pressió" #

# V = "volum" #

Tanmateix, no podem mesurar directament l'entalpia total d'un sistema, de manera que només podem mesurar els canvis de l'entalpia.

Un canvi d'entalpia és que el calor va evolucionar o es va absorbir a pressió constant en una reacció / procés específica.

Aquest canvi d 'entalpia a pressió constant es dóna ara per

# H = U + p V #

La unitat SI per a un canvi d'entalpia és el joule (J), i depèn de la quantitat de components del sistema que tingueu. Com més de la (s) substància (s) que teniu, més calor es pot absorbir o alliberar per a un canvi donat. Per exemple, la vaporització de 100 g d’aigua té el doble d’energia que el mateix procés per a 50 g d’aigua. Això fa que l'entalpia sigui una propietat extensa.

No obstant això, les taules de valors d’entalpia es citen com a entalpia molar (kJ / mol) i entalpia específica (kJ / kg). Són propietats intensives ja que tenen en compte la quantitat de components (un mol o un kg).

Hi ha diversos tipus de canvis d'entalpia, com ara canvis de fase, entalpies de reacció, etc. Es podrien donar en kJ o kJ / mol. Quin dicta si és una propietat intensiva o extensa.

Aquí hi ha la meva justificació a través d’un exemple i una analogia. Tingueu en compte que utilitzem kJ en comptes de J, ja que és el que s'utilitza habitualment.

Per vaporitzar un mol d'aigua a 298 K

# H = 44 "kJ" #

o bé

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

Aquestes dues quantitats estan relacionades amb l’expressió

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

El canvi d'entalpia (# H #) és extensa, mentre que l’entalpia molar de la vaporització (# H_ "vap" (H_2O) #) és intensiu.

Ara fem una ullada a la densitat, que és una propietat intensiva. Les següents dues equacions són comparables

# "densitat" = "massa" / "volum" #

i

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

El canvi d 'entalpia d' una certa quantitat (n) es dóna en kJ per

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

de la mateixa manera que la massa en un determinat volum de substància és donada per

# "masses" = "densitat" * "volum" #

Així ho veieu

# "densitat" - = H_ "vap" (H_2O) #

# "massa" - = H

# "densitat" # i # H_ "vap" (H_2O) # són intensius, mentre que # "massiu" # i # H # són extenses.