¿Por qué la entalpía es una propiedad extensa? + Ejemplo

¿Por qué la entalpía es una propiedad extensa? + Ejemplo
Anonim

Primero, una propiedad extensa es aquella que depende de la cantidad de material presente. Por ejemplo, la masa es una propiedad extensa porque si se duplica la cantidad de material, la masa se duplica. Una propiedad intensiva es aquella que no depende de la cantidad de material presente. Ejemplos de propiedades intensivas son la temperatura. # T # y presion #PAG#.

La entalpía es una medida del contenido de calor, por lo que cuanto mayor es la masa de cualquier sustancia, mayor es la cantidad de calor que puede mantener a cualquier temperatura y presión en particular.

Técnicamente, la entalpía se define como la integral de la capacidad de calor a una presión constante desde el cero absoluto hasta la temperatura de interés, incluidos los cambios de fase. Por ejemplo, #DeltaH = int_ (T_ (0K)) ^ (T_ "objetivo") C_PdT #

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

si suponemos que la temperatura de interés está por encima del punto de ebullición. Entonces, pasamos por #T_ (0K) -> T_ "fus" -> T_ "vap" -> T_ "goal" #.

Si dos muestras son idénticas a la misma temperatura y presión, excepto que la muestra B tiene el doble de masa que la muestra A, entonces la entalpía de la muestra B es el doble que la muestra A.

Es por eso que los valores de entalpía se suelen citar como J / mol o kJ / mol. Si multiplicas el valor citado por el número de moles de sustancia, obtienes la entalpía en J o kJ.

Responder:

La entalpía por definición (unidades de J) es una propiedad extensa ya que es proporcional a la cantidad de componentes en el sistema en cuestión. Sin embargo, también es una propiedad intensiva cuando se cita en kJ / mol o kJ / kg.

Explicación:

Entalpía # H #, Se define como

#H = U + pV #

# U = "energía interna" #

# p = "presión" #

# V = "volumen" #

Sin embargo, no podemos medir directamente la entalpía total de un sistema, por lo que solo podemos medir los cambios en la entalpía.

Un cambio en la entalpía es el calor evolucionado o absorbido a presión constante en una reacción / proceso específico.

Este cambio en la entalpía a presión constante ahora viene dado por

# H = U + p V #

La unidad SI para un cambio de entalpía es el joule (J), y depende de la cantidad de componentes en el sistema que tenga. Cuanta más sustancia (s) tiene, más calor puede ser absorbido o liberado para un cambio dado. Por ejemplo, la vaporización de 100 g de agua toma el doble de energía que el mismo proceso para 50 g de agua. Esto hace que la entalpía sea una propiedad extensa.

Sin embargo, las tablas de valores de entalpía se citan comúnmente como entalpia molar (kJ / mol) y entalpía específica (kJ / kg). Estas son propiedades intensivas ya que ya tienen en cuenta la cantidad de los componentes (un mol o un kg).

Hay varios tipos diferentes de cambios de entalpía, tales como cambios de fase, entalpías de reacción, etc. Se podrían dar en kJ o kJ / mol. Cuál dicta si es una propiedad intensiva o extensa.

Aquí está mi razón a modo de ejemplo y una analogía. Tenga en cuenta que estamos usando kJ en lugar de J, ya que eso es lo que se usa comúnmente.

Para vaporizar un mol de agua a 298 K

# H = 44 "kJ" #

o

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

Estas dos cantidades están relacionadas por la expresión

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

El cambio de entalpía (# H #) es extensa, mientras que la entalpia molar de vaporización (# H_ "vap" (H_2O) #) es intensivo.

Ahora echemos un vistazo a la densidad, que es una propiedad intensiva. Las siguientes dos ecuaciones son comparables

# "density" = "mass" / "volume" #

y

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

El cambio en la entalpía para una cierta cantidad (n) se da en kJ por

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

Así como la masa en un volumen dado de sustancia está dada por

# "masa" = "densidad" * "volumen" #

Como puedes ver

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

# "masa" - = H #

#"densidad"# y # H_ "vap" (H_2O) # son intensivos, mientras que #"masa"# y # H # son extensos