Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

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

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 [ править ]

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 [ править ]

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 [ править ]

Молярная энтальпия цинка выше 298,15  К и при  давлении 1 атм, демонстрируя разрывы в точках плавления и кипения. Энтальпия плавления (Δ H ° m) цинка составляет 7323  Дж / моль, а энтальпия испарения (Δ H ° v) равна115 330  Дж / моль .

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 в жидкой воде удерживаются вместе относительно прочными водородными связями., 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 ( 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 [ править ]

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 [ править ]

Элементы [ править ]

  • v
  • т
  • е
Энтальпии испарения элементов
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
6CS67,74Ба1421 звездочкаЛун / дHf575Та743W824Re715Операционные системы627,6Ir604Pt510Au334,4Hg59,229Tl164,1Pb177,7Би104,8По60,1В27,2Rn16,4
7Птн / дРа371 звездочкаLrн / дRfн / дDbн / дSgн / дBhн / дHsн / дMtн / дDsн / дRgн / дCnн / дNhн / дFlн / дMcн / дУр.н / дЦн / дOgн / д

1 звездочкаЛа414Ce414Prн / дNdн / дВечеран / дСмн / дЕвропан / дБ-гн / дTbн / дDyн / дХон / дЭн / дТмн / дYbн / д
1 звездочкаAcн / дЧт514,4Пан / дUн / дNpн / дПун / дЯвляюсьн / дСмн / дBkн / дCfн / дEsн / дFMн / дМкрн / дНетн / 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 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 [ править ]

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

СложныйТемпература кипения при нормальном давленииТеплота испарения
(К)(° C)(° F)( Дж / моль )(Дж / г)
Ацетон329 г5613331 300538,9
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

См. Также [ править ]

  • Соотношение Клаузиуса – Клапейрона
  • Энтальпия плавления , удельная теплота плавления
  • Энтальпия сублимации
  • Метод Джобака , оценка теплоты испарения при нормальной температуре кипения по молекулярным структурам)
  • Скрытая теплота

Ссылки [ править ]

  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. DOI : 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. DOI : 10.1007 / s10953-009-9433-0 . ISSN 0095-9782 . 
  3. ^ NIST
  • 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.