Πώς υπολογίζετε τα σημεία τήξης και το βρασμό χρησιμοποιώντας την ενθαλπία εντροπία;
Η σχέση μεταξύ της ενθαλπίας, της εντροπίας και των αλλαγών φάσης
* Ενθαλπία (h): Αντιπροσωπεύει τη συνολική ενέργεια ενός συστήματος. Στις αλλαγές φάσης, είναι η θερμότητα που απορροφάται ή απελευθερώνεται κατά τη μετάβαση.
* εντροπία: Μετρά την τυχαία ή διαταραχή ενός συστήματος. Στις αλλαγές φάσης, η εντροπία αυξάνεται καθώς το σύστημα μεταβαίνει από μια πιο διατεταγμένη κατάσταση (στερεά) σε μια λιγότερο διατεταγμένη κατάσταση (υγρό, στη συνέχεια αέριο).
* Gibbs Free Energy (G): Αυτή είναι η βασική σύνδεση. Αναφέρεται ενθαλπία, εντροπία και θερμοκρασία: g =h - ts
Υπολογισμός σημείων τήξης και βρασμού
1. Κατάσταση ισορροπίας: Στο σημείο τήξης ή στο σημείο βρασμού, οι φάσεις στερεών/υγρών ή υγρών/αερίων βρίσκονται σε ισορροπία. Αυτό σημαίνει ότι η ελεύθερη ενέργεια Gibbs των δύο φάσεων είναι ίση: g (solid) =g (υγρό) ή g (υγρό) =g (αέριο)
2. Χρησιμοποιώντας Gibbs Free Energy:
* σημείο τήξης (TM): G (στερεό) =Η (στερεό) - TS (στερεό) και G (υγρό) =Η (υγρό) - TS (υγρό). Τοποθετώντας τα ίσα και επίλυση για t, παίρνετε: tm =(h (υγρό) - h (solid)) / (s (υγρό) - s (στερεό))
* σημείο βρασμού (TB): Ομοίως, G (υγρό) =Η (υγρό) - TS (υγρό) και G (αέριο) =Η (αέριο) - TS (αέριο). Επίλυση για t: tb =(h (αέριο) - h (υγρό)) / (s (αέριο) - s (υγρό))
Σημαντικές εκτιμήσεις
* Ενθαλπία και εντροπία αλλαγών φάσης: Χρειάζεστε τις αλλαγές ενθαλπίας και εντροπίας για τη συγκεκριμένη μετάβαση φάσης (τήξη, βρασμό). Αυτά συνήθως μετριούνται πειραματικά ή βρίσκονται στους πίνακες αναφοράς.
* Πίεση: Οι παραπάνω εξισώσεις αναλαμβάνουν σταθερή πίεση. Τα σημεία τήξης και βρασμού αλλάζουν με πίεση.
* προσεγγίσεις: Αυτοί οι υπολογισμοί είναι θεωρητικοί και μπορούν να επηρεαστούν από παράγοντες όπως οι ακαθαρσίες, οι διαμοριακές δυνάμεις και η πίεση.
Συνοπτικά
Δεν μπορείτε να υπολογίσετε άμεσα τα σημεία τήξης και βρασμού χρησιμοποιώντας μόνο ενθαλπία και εντροπία. Χρειάζεστε επίσης τις αντίστοιχες τιμές εντροπίας και χρησιμοποιείτε την εξίσωση ελεύθερης ενέργειας Gibbs για την επίλυση της θερμοκρασίας στην οποία οι φάσεις βρίσκονται σε ισορροπία.
