Enthalpie spécifique vs enthalpie
L'enthalpie est un concept fondamental en thermodynamique qui mesure le contenu calorifique total d'un système. Il est souvent utilisé pour décrire les changements d'énergie qui se produisent lors de réactions chimiques ou transitions de phase. Cependant, il y a un autre terme étroitement liée à l’enthalpie connue sous le nom d’enthalpie spécifique. Alors que les deux termes sont utilisés pour quantifier les changements d’énergie, ils ont différences distinctes in leurs définitions et candidatures. Dans cet article, nous allons explorer les différences entre l'enthalpie spécifique et l'enthalpie, et comprendre comment elles sont utilisées dans champs variés de la science et de l'ingénierie. Alors, plongeons et découvrons les mystères derrière ces deux notions importantes en thermodynamique.
Faits marquants
- L'enthalpie est une propriété thermodynamique qui représente le contenu calorifique total d'un système, tandis que l'enthalpie spécifique est l'enthalpie par unité de masse d'une substance.
- L'enthalpie spécifique est utile dans applications d'ingénierie car cela permet des calculs plus précis et des comparaisons entre différentes substances.
- L'enthalpie est généralement mesurée en unités d'énergie, telles que les joules ou les calories, tandis que l'enthalpie spécifique est mesurée en unités d'énergie par unité de masse, telles que les joules par kilogramme.
- L'enthalpie spécifique d'une substance peut être calculée en divisant l'enthalpie par la masse de la substance.
- Les deux enthalpie et l'enthalpie spécifique sont notions importantes en thermodynamique et sont utilisés pour analyser et concevoir divers processus et systèmes.
Enthalpie vs enthalpie spécifique
Enthalpie : définition et composants (énergie interne et travail pression-volume)
L'enthalpie est un concept fondamental en thermodynamique qui nous aide à comprendre le contenu énergétique d'un système. Il est noté par le symbole "H» et est défini comme la somme of l'énergie interne (U) et le produit de pression (P) et de volume (V) du système. Dans autres mots, l'enthalpie représente tous les deux la chaleur énergie et le travail effectué par le système.
L'énergie interne représente l'énergie totale stockée dans le système, y compris les énergies cinétiques et potentielles of ses particules. D'autre part, la pression-travail en volume représente l'énergie transférée vers ou depuis le système en raison des changements de son volume sous pression constante.
Enthalpie spécifique : définition en tant qu'enthalpie par unité de masse
L'enthalpie spécifique, notée « h », est l'enthalpie par unité de masse d'une substance. Elle est obtenue en divisant l'enthalpie (H) du système par sa masse (m). L'enthalpie spécifique nous permet d'analyser la contenu énergétique d'une substance sur une base par unité de masse, ce qui est particulièrement utile dans ingénierie et calculs thermodynamiques.
En exprimant l'enthalpie en termes de masse, l'enthalpie spécifique nous permet de comparer la contenu énergétique of différentes substances or différents montants of la même matière.
Comparaison entre l'enthalpie et l'enthalpie spécifique
La principale différence entre l'enthalpie et l'enthalpie spécifique réside dans leurs unités ainsi que Guide ils sont utilisés. L'enthalpie est une vaste propriété, ce qui veut dire que ça dépend la taille ou le montant du système. D’un autre côté, l’enthalpie spécifique est une propriété intensive, qui reste constant quel que soit la taille du système.
L'enthalpie nous permet d'analyser le total contenu énergétique d'un système, en tenant compte à la fois l'énergie interne et le travail effectué. Il est couramment utilisé dans calculs thermodynamiques, comme déterminer le transfert de chaleur dans des réactions chimiques ou changements de phase.
L'enthalpie spécifique, en revanche, fournit une analyse plus détaillée en considérant le contenu énergétique sur une base par unité de masse. Il est particulièrement utile dans applications d'ingénierie, comme calculer l'énergie nécessaire au chauffage ou au refroidissement une masse spécifique d'une substance.
Unités de mesure de l'enthalpie et de l'enthalpie spécifique
L'enthalpie est généralement mesurée en unités d'énergie, telles que les joules (J) ou les calories (cal). L'unité SI car l'enthalpie est le joule, tandis que la calorie est couramment utilisé dans le champ de chimie.
L'enthalpie spécifique est exprimée en les mêmes unités comme enthalpie mais divisée par la masse. Donc, les unités pour l'enthalpie spécifique, on entend les joules par kilogramme (J/kg) ou les calories par gramme (cal/g).
Pour résumer, l'enthalpie et l'enthalpie spécifique sont toutes deux notions importantes en thermodynamique. L'enthalpie fournit une analyse complète des contenu énergétique d'un système, tandis que l'enthalpie spécifique permet un examen plus détaillé sur une base par unité de masse. Compréhension ces notions est crucial pour les ingénieurs, les scientifiques et toute personne travaillant avec systèmes énergétiques.
Enthalpie spécifique du système d'eau à vapeur
L'enthalpie spécifique de un système d'eau à vapeur is une propriété thermodynamique cruciale qui nous aide à comprendre le contenu énergétique du système. Elle est définie comme la quantité d'énergie thermique par unité de masse d'une substance, et elle joue un rôle un rôle important dans divers applications d'ingénierie, en particulier dans le champ de la thermodynamique.
Valeurs d'enthalpie spécifiques pour la vaporisation et la saturation de l'eau
Lorsque l'eau subit un changement de phase d'un liquide à un état de vapeur, cela nécessite une certaine quantité d’énergie. Cette énergie est connue sous le nom d’enthalpie spécifique de vaporisation. Cela représente la chaleur l'énergie nécessaire à la conversion une unité de masse d'eau liquide en vapeur à une température donnée et la pression.
De même, l'enthalpie spécifique de saturation fait référence à la contenu énergétique d'eau lorsqu'elle existe dans un état saturé. En cet état, l'eau est à le point d'ébullition correspondant à une pression spécifique. L'enthalpie spécifique de saturation est la somme de l'enthalpie spécifique de l'eau liquide et de l'enthalpie spécifique de vaporisation.
Calcul de l'enthalpie spécifique pour la vapeur saturée à pression atmosphérique
Pour calculer l'enthalpie spécifique de la vapeur saturée à pression atmosphérique, nous devons considérer l'enthalpie spécifique de l'eau liquide et l'enthalpie spécifique de vaporisation. L'enthalpie spécifique de l'eau liquide peut être déterminée à l'aide de tableaux ou d'équations basées sur la température. L'enthalpie spécifique de vaporisation peut également être obtenue à partir de tableaux ou de corrélations.
En additionnant l'enthalpie spécifique de l'eau liquide et l'enthalpie spécifique de vaporisation, nous pouvons déterminer l'enthalpie spécifique de la vapeur saturée à pression atmosphérique. Cette valeur représente le contenu énergétique de vapeur dans son état saturé.
Augmentation de l'enthalpie spécifique avec la pression du système
As la pression of un système d'eau à vapeur augmente, l'enthalpie spécifique augmente également. Ceci est dû au fait des pressions plus élevées exigent plus d'énergie pour transformer l'eau en vapeur. L'enthalpie spécifique de la vapeur à une pression donnée est supérieure à celle à la pression atmosphérique en raison de l'énergie supplémentaire nécessaire à la vaporisation.
L'augmentation en enthalpie spécifique avec pression du système is une considération importante in divers procédés industriels tels que la production d'énergie ainsi que machines à vapeur. Compréhension la relation entre la pression et l'enthalpie spécifique permet aux ingénieurs de concevoir des systèmes efficaces et optimiser la consommation d'énergie.
Calcul de l'enthalpie spécifique pour la vapeur surchauffée
Vapeur surchauffée fait référence à la vapeur qui a été chauffée au-delà son point de saturation. Pour calculer l'enthalpie spécifique de vapeur surchauffée, nous devons considérer l'enthalpie spécifique de la vapeur saturée et l'enthalpie spécifique de surchauffe.
L'enthalpie spécifique de la vapeur saturée peut être déterminée comme mentionné précédemment. L'enthalpie spécifique de surchauffe représente l'énergie supplémentaire nécessaire pour chauffer la vapeur dans tous son point de saturation. Cette valeur peut être obtenue à partir de tableaux ou de corrélations basés sur la température et la pression du vapeur surchauffée.
En additionnant l'enthalpie spécifique de la vapeur saturée et l'enthalpie spécifique de surchauffe, nous pouvons déterminer l'enthalpie spécifique de vapeur surchauffée. Cette valeur représente le total contenu énergétique de vapeur dans son état surchauffé.
Enthalpie molaire vs enthalpie spécifique
Définition de l'enthalpie molaire et de l'enthalpie spécifique
L'enthalpie est un concept fondamental de la thermodynamique qui mesure l'énergie totale d'un système. Il est noté par le symbole "H» et est souvent utilisé pour décrire transfert de chaleur et les changements d'énergie dans les réactions chimiques. L'enthalpie molaire et l'enthalpie spécifique sont deux concepts liés mais distincts qui sont couramment utilisés dans différents contextes.
Enthalpie molaire, également connue sous le nom de capacité thermique molaire, est la quantité de chaleur nécessaire pour élever la température d'une mole d'une substance de un degré Celsius. Il est représenté par le symbole « Cp » et a des unités de joules par mole par degré Celsius (J/mol·°C). L'enthalpie molaire prend en compte la masse de la substance et est utilisée pour calculer le changement d'enthalpie dans les réactions.
D'autre part, l'enthalpie spécifique, également appelée chaleur spécifique nominale, est la quantité de chaleur nécessaire pour élever la température d'une unité de masse d'une substance de un degré Celsius. Il est représenté par le symbole « cp » et est exprimé en joules par kilogramme et par degré Celsius (J/kg·°C). L'enthalpie spécifique est utilisée pour les calculs du bilan thermique en ingénierie et est indépendante de la masse de la substance.
Différences entre l'enthalpie molaire et l'enthalpie spécifique
La principale différence entre l'enthalpie molaire et l'enthalpie spécifique réside dans les unités de mesure et la quantité être considéré. L'enthalpie molaire est exprimée en moles d'une substance, tandis que l'enthalpie spécifique est exprimée en kilogrammes d'une substance.
L'enthalpie molaire prend en compte la masse de la substance et est utilisée pour calculer le changement d'enthalpie dans les réactions. Il est particulièrement utile dans les réactions chimiques où les quantités impliqués sont souvent mesurés en taupes. L'enthalpie spécifique, quant à elle, est utilisée pour les calculs de bilan thermique en ingénierie, où la mise au point est sur l’énergie nécessaire pour chauffer ou refroidir une masse donnée d'une substance.
Enthalpie molaire utilisée pour calculer le changement d'enthalpie dans les réactions
L'enthalpie molaire est couramment utilisée dans les réactions chimiques pour calculer le changement d'enthalpie, également connu sous le nom de la chaleur de réaction. Le changement d'enthalpie est la différence d'enthalpie entre le produits et les réactifs dans une réaction chimique. En sachant les enthalpies molaires des réactifs et des produits, il est possible de calculer le changement d'enthalpie en utilisant le principe de conservation de l'énergie.
Par exemple, lors de la combustion du méthane (CH4), l’enthalpie molaire du méthane est de -890.3 kJ/mol et l’enthalpie molaire du dioxyde de carbone (CO2) est de -393.5 kJ/mol. En soustrayant l'enthalpie molaire des réactifs de l'enthalpie molaire de le produits, le changement d'enthalpie de la réaction peut être déterminé.
Enthalpie spécifique utilisée pour les calculs de bilan thermique en ingénierie
L'enthalpie spécifique est largement utilisée en ingénierie pour les calculs de bilan thermique. Calculs de bilan thermique implique de déterminer la quantité d’énergie thermique nécessaire pour chauffer ou refroidir une masse donnée d'une substance. L'enthalpie spécifique permet aux ingénieurs de calculer les besoins énergétiques pour divers processus, tels que Eau de chauffage ou de l'air de refroidissement.
Par exemple, en CVC (chauffage, ventilation et (Climatisation), l'enthalpie spécifique est utilisée pour calculer l'énergie nécessaire pour chauffer ou refroidir l'air lorsqu'il circule dans le système. En connaissant l'enthalpie spécifique de l'air entrant et sortant, les ingénieurs peuvent déterminer la quantité d'énergie nécessaire pour réaliser le changement de température souhaité.
Unités de mesure pour l'enthalpie molaire et l'enthalpie spécifique
L'enthalpie molaire est mesurée en joules par mole par degré Celsius (J/mol·°C), tandis que l'enthalpie spécifique est mesurée en joules par kilogramme par degré Celsius (J/kg·°C). Ces unités refléter les différentes quantités être considéré – les grains de beauté pour l'enthalpie molaire et en kilogrammes pour l'enthalpie spécifique.
Calcul du changement d'enthalpie totale à l'aide de l'enthalpie molaire et de l'enthalpie spécifique
Calculer la variation d'enthalpie totale dans un système, les deux enthalpie molaire et une enthalpie spécifique peut être utilisée. L'enthalpie molaire est utilisé pour déterminer le changement d’enthalpie à le niveau moléculaire, tandis que l'enthalpie spécifique est utilisée pour déterminer le changement d'enthalpie à le niveau de masse.
Le changement d'enthalpie totale peut être calculé en multipliant l'enthalpie molaire par le nombre de taupes impliquées dans la réaction et en l'ajoutant à le produit de l'enthalpie spécifique et de la masse de la substance. Cela permet une compréhension globale des changements d'énergie qui se produisent dans un système.
Différents types de changement d'enthalpie
Changement d'enthalpie fait référence à la quantité d'énergie thermique transférée lors d'une réaction chimique ou processus physique. Il y a divers types des changements d'enthalpie qui se produisent dans différents scénarios. Explorons quelques-uns de les types les plus courants des changements d'enthalpie.
Explication de divers types de changements d'enthalpie
Enthalpie de réaction : Le changement d'enthalpie associé à une réaction chimique est connu sous le nom d'enthalpie de réaction. Il représente la différence d'enthalpie entre le produits et les réactifs. Cette valeur peut être positive ou négative selon que la réaction est exothermique (libère de la chaleur) ou endothermique (absorbe la chaleur).
Enthalpie de combustion : Le changement d'enthalpie qui se produit lors de la combustion d'une substance est appelé enthalpie de combustion. Elle mesure la chaleur énergie libérée lorsqu'une substance réagit avec l'oxygène pour former du dioxyde de carbone et de l'eau.
Enthalpie de formation : Le changement d'enthalpie lorsqu'une mole d'un composé est formée à partir de ses éléments constitutifs dans leurs états standard est connu sous le nom d'enthalpie de formation. Il fournit des informations sur la stabilité ainsi que contenu énergétique of le composé.
Enthalpie de neutralisation : changement d'enthalpie qui se produit lorsque un acide réagit avec base pour former un sel et l'eau s'appelle l'enthalpie de neutralisation. Cela représente la chaleur énergie libérée ou absorbée pendant le processus de neutralisation.
Enthalpie de solution : Le changement d'enthalpie associé à la dissolution d’un soluté dans un solvant est connue sous le nom d’enthalpie de solution. Elle mesure la chaleur énergie libérée ou absorbée lorsqu’un soluté se dissout pour former une solution.
Enthalpie de fusion : l'enthalpie change lorsqu'une substance passe d'un solide à un un état liquide at son point de fusion s'appelle l'enthalpie de fusion. Cela représente la chaleur énergie nécessaire pour vaincre les forces intermoléculaires qui le solide ensemble.
Enthalpie de sublimation : l'enthalpie change lorsqu'une substance passe directement d'un solide à gazétat éternel sans passer par le liquide Etat est connue sous le nom d’enthalpie de sublimation. Elle mesure la chaleur l'énergie nécessaire pour surmonter les forces tenue le solide ensemble et le convertir en gaz.
Enthalpie de vaporisation : L'enthalpie change lorsqu'une substance passe d'un liquide à gazétat merveilleux à son point d'ébullition s'appelle l'enthalpie de vaporisation. Cela représente la chaleur énergie nécessaire pour vaincre les forces intermoléculaires qui le liquide ensemble.
Enthalpie de mélange : Le changement d'enthalpie qui se produit lorsque deux ou plusieurs substances sont mélangées est connu sous le nom d'enthalpie de mélange. Elle mesure la chaleur énergie libérée ou absorbée pendant le processus de mélange.
En comprenant ces différents types des changements d'enthalpie, nous pouvons avoir un aperçu de les transformations énergétiques qui se produisent lors de réactions chimiques et processus physiquepar exemple. Ces valeurs jouer un rôle crucial dans diverses activités scientifiques et applications d'ingénierie, comme la conception efficace systèmes énergétiques et la compréhension la thermodynamique de réactions chimiques.
Enthalpie favorable
L'enthalpie est un concept fondamental de la thermodynamique qui nous aide à comprendre les changements d'énergie qui se produisent lors des réactions chimiques. Il joue un rôle crucial pour déterminer si une réaction est favorable ou non. Dans cette section, nous allons explorer la relation jusqu'à XNUMX fois changement d'enthalpie et favorabilité de la réaction, ainsi que présenter le concept d'énergie libre de Gibbs.
Favorabilité d'une réaction basée sur le changement d'enthalpie
Le changement d'enthalpie d'une réaction, souvent noté ΔH, est une mesure de la chaleur énergie absorbée ou libéré lors d’une réaction chimique. Elle représente la différence d'enthalpie entre les produits et les réactifs. En analysant le signe et l’ampleur de ΔH, nous pouvons déterminer si une réaction est exothermique ou endothermique.
Une réaction exothermique libère de l'énergie thermique les environs, résultant en une valeur ΔH négative. D'autre part, une réaction endothermique absorbe l'énergie thermique de les environs, menant à une valeur ΔH positive. La magnitude de ΔH indique la quantité d’énergie thermique impliquée dans la réaction.
Relation entre le changement d'enthalpie et le changement d'entropie
L'entropie, notée ΔS, est une mesure de le désordre ou le hasard dans un système. Cela représente le nombre des façons dont les particules d'un système peut être organisé. Une valeur ΔS positive indique une augmentation en désordre, tandis que une valeur ΔS négative suggère une baisse en désordre.
La relation entre le changement d'enthalpie (ΔH) et le changement d'entropie (ΔS) est décrit par l'équation:
ΔG = ΔH – TΔS
où ΔG est le changement d'énergie libre de Gibbs et T est la température en Kelvin. Le changement d'énergie libre de Gibbs détermine la spontanéité d’une réaction. Si ΔG est négatif, la réaction est spontanée et favorable. Si ΔG est positif, la réaction est non spontanée et défavorable. Si ΔG est nul, la réaction est à l’équilibre.
L'énergie libre de Gibbs (ΔG) est un potentiel thermodynamique qui combine les effets de changement d'enthalpie (ΔH) et de changement d'entropie (ΔS) pour déterminer la spontanéité d'une réaction. Il offre une compréhension plus globale de favorabilité de la réaction par rapport à l'enthalpie seule.
L'équation ΔG = ΔH – TΔS nous dit que pour qu'une réaction soit favorable, le changement d'enthalpie doit être négatif (exothermique) et le changement d'entropie doit être positif (augmentation du désordre). Mais la température joue également un rôle crucial. À basses températures, un changement d'enthalpie négatif domine, rendant la réaction favorable. À hautes températures, un changement d'entropie positif domine, rendant la réaction favorable.
Foire aux Questions
1. Pourquoi les valeurs d'enthalpie sont-elles différentes ?
Valeurs d'enthalpie peut varier selon le processus spécifique ou réaction envisagée. Des facteurs tels que la température, la pression et la présence of d'autres substances peut influencer l'enthalpie d'un système, conduisant à des différences de les valeurs mesurées.
2. L’enthalpie est-elle la même que la chaleur spécifique ?
Non, l'enthalpie et chaleur spécifique différentes propriétés. L'enthalpie est une mesure de l'énergie totale d'un système, comprenant à la fois son énergie interne et le travail effectué sur ou par le système. Chaleur spécifique, d'autre part, est une mesure de la quantité de chaleur nécessaire pour augmenter la température d'une unité de masse d'une substance d'une certaine quantité.
3. Quelle est la différence entre la capacité thermique spécifique et l’enthalpie ?
Chaleur spécifique La capacité fait référence à la quantité de chaleur nécessaire pour élever la température d’une unité de masse d’une substance d’une certaine quantité. L'enthalpie, quant à elle, est une mesure de l'énergie totale d'un système, comprenant à la fois son énergie interne et le travail effectué sur ou par le système. Alors que chaleur spécifique nominale is une propriété d'une substance, l'enthalpie est une propriété d'un système.
4. Pourquoi l'enthalpie expérimentale est-elle supérieure à la valeur théorique ?
Il peut y avoir plusieurs raisons en l'enthalpie expérimentale être supérieur à la valeur théorique. Erreurs expérimentales, réactions incomplètes, réactions secondaires, et les impuretés présentes dans les réactifs peuvent toutes contribuer à la déviation jusqu'à XNUMX fois les valeurs d'enthalpie expérimentales et théoriques.
5. Quelle est la différence entre l'enthalpie standard et l'enthalpie ?
Enthalpie standard fait référence au changement d'enthalpie qui se produit sous conditions standards, qui comprennent généralement une température de 25°C et une pression of 1 bar. Par contre, l'enthalpie est un terme plus général cela fait référence à l’énergie totale d’un système, y compris à la fois son énergie interne et le travail effectué sur ou par le système.
6. Qu’est-ce que l’enthalpie spécifique ?
L'enthalpie spécifique est l'enthalpie par unité de masse d'une substance. C'est une mesure de l'énergie totale d'une unité de masse d'une substance, comprenant à la fois son énergie interne et le travail effectué sur ou par la substance.
7. Quelle est la différence entre le changement d'enthalpie et le changement d'enthalpie standard ?
Changement d'enthalpie fait référence à la différence d'enthalpie entre les réactifs et le produits dans une réaction chimique. Elle peut être positive (endothermique) ou négative (exothermique). Enthalpie standard le changement, en revanche, fait référence au changement d'enthalpie qui se produit sous conditions standards, généralement à une température de 25°C et une pression of 1 bar.
8. Quelle est la différence entre l'enthalpie spécifique et l'enthalpie ?
L'enthalpie spécifique fait référence à l'enthalpie par unité de masse d'une substance, tandis que l'enthalpie est un terme plus général cela fait référence à l’énergie totale d’un système. L'enthalpie spécifique prend en compte la masse de la substance, contrairement à l'enthalpie.
9. Quelle est la différence entre l’enthalpie de formation et l’enthalpie de réaction ?
L'enthalpie de formation fait référence au changement d'enthalpie qui se produit lorsqu'une mole d'un composé est formée à partir de ses éléments constitutifs dans leurs états standard. L'enthalpie de réaction, quant à elle, fait référence au changement d'enthalpie qui se produit dans une réaction chimique, indépendamment de la formation of nouveaux composés.
10. Quelle est la différence entre l’enthalpie de mélange et l’enthalpie de solution ?
L'enthalpie de mélange fait référence au changement d'enthalpie qui se produit lorsque deux substances ou plus sont combinées pour former un mélange. L'enthalpie de solution, quant à elle, fait référence au changement d'enthalpie qui se produit lorsqu'un soluté est dissous dans un solvant pour former une solution.
Je m'appelle Sangeeta Das. J'ai complété ma maîtrise en génie mécanique avec spécialisation en moteur IC et automobile. J'ai une dizaine d'années d'expérience en milieu industriel et universitaire. Mon domaine d'intérêt comprend les moteurs IC, l'aérodynamique et la mécanique des fluides. Vous pouvez me joindre au