Entalpia de mudança de estado

Em termodinâmica , a entalpia de mudança de estado (anteriormente calor latente de mudança de estado ) de um corpo puro é, por definição, a mudança na entalpia que acompanha uma mudança de estado do corpo em relação à quantidade de matéria colocada em jogo durante este transformação. Por exemplo, para a transição do estado líquido para o estado de vapor, falaremos em entalpia de vaporização .

A entalpia de mudança de estado, observada , é expressa em J / mol no Sistema Internacional de Unidades (unidades SI), mas também pode ser relacionada à unidade de massa envolvida durante a transformação: é então expressa em J / kg e é chamado de massa ou específico . Δ1→2H{\ displaystyle \ Delta _ {1 \ a 2} H}

A uma temperatura de dados, a mudança de estado de entropia é igual a: . É expressa em J / ( K · mol) em unidades SI ou em J / ( K · kg) para a entropia de mudança específica de estado. T{\ displaystyle T}Δ1→2S=Δ1→2HT{\ displaystyle \ Delta _ {1 \ to 2} S = {\ Delta _ {1 \ to 2} H \ over T}}

A entalpia de mudança de estado era anteriormente chamada de calor latente de mudança de estado , um termo devido a Joseph Black (1728-1799), e observou , em referência à visão substancialista do calor (considerado como um fluido, uma substância imaterial) que foi generalizada até o XIX th  século, incluindo o trabalho de Joseph Fourier nela. O adjetivo "latente" indica que essa quantidade está "escondida" antes de ser absorvida ou liberada durante a mudança de estado. No termo "calor latente de mudança de estado" é preferido hoje o de "calor latente", o termo de calor sendo reservado para a transferência de energia (transferência de energia térmica ou transferência térmica ). eu1→2{\ displaystyle L_ {1 \ a 2}}

Definições

Classificação das mudanças de estado

Existem três estados físicos principais para qualquer corpo puro: o estado sólido , o estado líquido e o estado gasoso . Existe um quarto estado obtido em temperaturas muito altas, onde o material está na forma de um plasma de íons e elétrons. As ligações são mais fortes entre moléculas (ou átomos para substâncias simples ) no estado sólido do que no estado líquido e essas ligações estão virtualmente ausentes no estado gasoso.

Uma mudança de estado ocorre com pressão e temperatura constantes. A energia trocada na forma de calor durante uma mudança de estado resulta da modificação (quebra ou estabelecimento) das ligações intermoleculares. Para passar de um estado em que as moléculas estão fortemente ligadas a um estado em que o estão menos, é necessário trazer energia à matéria para romper as ligações: a variação de energia do corpo puro é então positiva. Por outro lado, passar de um estado de ligações moleculares fracas para um estado de ligações moleculares fortes induz uma variação negativa da energia do corpo puro. Por exemplo, a água ferve a 100  ° C sob a pressão de uma atmosfera (1 atm = 1013,25  hPa ); a entalpia específica de vaporização da água, igual à quantidade de calor fornecida para transformar 1  kg de água líquida em vapor, é de 2.257  kJ / kg .

No entanto, existem mudanças de estado que não envolvem qualquer entalpia de mudança de estado. A classificação atual de mudanças de estado é baseada na presença ou ausência de uma entalpia de mudança de estado:

• As transições de 1ª ordem envolvem uma entalpia de mudança de estado, como as transições descritas acima;
• As transições de 2ª ordem não envolvem a entalpia de mudança de estado, como a transição condutor - supercondutor ou a transição fluido - superfluido (transição λ - lambda).

Entalpia de mudança de estado

Sejam moles de uma substância pura passando por uma mudança de estado de ordem 1 do estado 1 para o estado 2 a pressão e temperatura constantes. Seja o calor necessário para fazer todas essas toupeiras passarem do estado 1 para o estado 2. Durante uma mudança de estado de uma substância pura, há uma variação de entalpia e entropia do corpo. A mudança de estado a ter lugar a uma pressão constante, o calor trocado com o ambiente externo durante esta transformação é igual à entalpia da substância pura: . Definimos a entalpia de mudança de estado , notada , pela variação da entalpia total em relação à quantidade de matéria envolvida na transformação: não{\ displaystyle n} P1→2{\ displaystyle P_ {1 \ a 2}} T{\ displaystyle T}Q{\ displaystyle Q}não{\ displaystyle n} H{\ displaystyle H} S{\ displaystyle S}Q{\ displaystyle Q}Q=ΔH{\ displaystyle Q = \ Delta H}Δ1→2H{\ displaystyle \ Delta _ {1 \ a 2} H} não{\ displaystyle n}

Entalpia de mudança de estado: Δ1→2H=Qnão=ΔHnão{\ displaystyle \ Delta _ {1 \ a 2} H = {Q \ over n} = {\ Delta H \ over n}}

com:

• ΔH{\ displaystyle \ Delta H}a mudança na entalpia de moles de uma substância pura durante sua mudança do estado 1 para o estado 2, expressa em J;não{\ displaystyle n}
• Δ1→2H{\ displaystyle \ Delta _ {1 \ a 2} H}a entalpia de mudança de estado da substância pura, expressa em J / mol;
• não{\ displaystyle n} a quantidade de matéria do corpo puro, expressa em mol.

Sejam também a entalpia de mol de substância pura no estado 1 e a entalpia de mol de substância pura no estado 2, sendo essas duas entalpias definidas à pressão e à temperatura da mudança de estado que não variam durante a transformação. Assim, temos: . Sejam a entalpia molar da substância pura no estado 1 e a entalpia molar da substância pura no estado 2, sendo essas duas quantidades também definidas em e . Temos então  :; daí a relação: H1{\ displaystyle H ^ {1}}não{\ displaystyle n}H2{\ displaystyle H ^ {2}}não{\ displaystyle n}P1→2{\ displaystyle P_ {1 \ a 2}}T{\ displaystyle T}ΔH=H2-H1{\ displaystyle \ Delta H = H ^ {2} -H ^ {1}}H¯1{\ displaystyle {\ bar {H}} ^ {1}}H¯2{\ displaystyle {\ bar {H}} ^ {2}}P1→2{\ displaystyle P_ {1 \ a 2}}T{\ displaystyle T}ΔH=nãoΔ1→2H=H2-H1=nãoH¯2-nãoH¯1{\ displaystyle \ Delta H = n \ Delta _ {1 \ a 2} H = H ^ {2} -H ^ {1} = n {\ bar {H}} ^ {2} -n {\ bar {H }} ^ {1}}

Entalpia de mudança de estado: Δ1→2H=H¯2-H¯1{\ displaystyle \ Delta _ {1 \ to 2} H = {\ bar {H}} ^ {2} - {\ bar {H}} ^ {1}}

com:

• H¯1{\ displaystyle {\ bar {H}} ^ {1}}a entalpia molar da substância pura no estado 1 em e , expressa em J / mol;P1→2{\ displaystyle P_ {1 \ a 2}}T{\ displaystyle T}
• H¯2{\ displaystyle {\ bar {H}} ^ {2}}a entalpia molar da substância pura no estado 2 em e , expressa em J / mol.P1→2{\ displaystyle P_ {1 \ a 2}}T{\ displaystyle T}

A mudança de entalpia de uma determinada quantidade de matéria corporal pura ao mudar do estado 2 para o estado 1 é sempre o oposto daquela ao mudar do estado 1 para o estado 2 nas mesmas condições de pressão e temperatura, portanto:

Δ2→1H=-Δ1→2H{\ displaystyle \ Delta _ {2 \ to 1} H = - \ Delta _ {1 \ to 2} H}

Por exemplo, a entalpia de liquefação da água é oposta à sua entalpia de vaporização . Se observarmos a vaporização da água a uma dada temperatura , a pressão da mudança de estado é a pressão de vapor saturado correspondente. Seja a entalpia molar da água na forma gasosa nas condições da mudança de estado e a entalpia molar da água na forma líquida nas condições da mudança de estado. Temos: e . ΔliqH=-ΔvaporH{\ displaystyle \ Delta _ {\ text {liq}} H = - \ Delta _ {\ text {vap}} H}T{\ displaystyle T} Psentado=Psentado(T){\ displaystyle P ^ {\ text {sat}} = P ^ {\ text {sat}} \! \ left (T \ right)}H¯g, sentou=H¯g(Psentado,T){\ displaystyle {\ bar {H}} ^ {\ text {g, sat}} = {\ bar {H}} ^ {\ text {g}} \! \ left (P ^ {\ text {sat}} , T \ right)}H¯eu, sentei=H¯eu(Psentado,T){\ displaystyle {\ bar {H}} ^ {\ text {l, sat}} = {\ bar {H}} ^ {\ text {l}} \! \ left (P ^ {\ text {sat}} , T \ right)}ΔvaporH=H¯g, sentou-H¯eu, sentei{\ displaystyle \ Delta _ {\ text {vap}} H = {\ bar {H}} ^ {\ text {g, sat}} - {\ bar {H}} ^ {\ text {l, sat}} }ΔliqH=H¯eu, sentei-H¯g, sentou{\ displaystyle \ Delta _ {\ text {liq}} H = {\ bar {H}} ^ {\ text {l, sat}} - {\ bar {H}} ^ {\ text {g, sat}} }

Entropia de mudança de estado

Durante a mudança de estado a pressão e a temperatura são constantes, o que implica que a variação da entalpia livre é zero desde a qualquer momento e  : P1→2{\ displaystyle P_ {1 \ a 2}}T{\ displaystyle T} G{\ displaystyle G}dP=0{\ displaystyle \ mathrm {d} P = 0}dT=0{\ displaystyle \ mathrm {d} T = 0}

dG=VdP-SdT=0{\ displaystyle \ mathrm {d} G = V \, \ mathrm {d} PS \, \ mathrm {d} T = 0}

ou, integrando entre o estado 1 e o estado 2 durante a mudança de estado:

ΔG=G2-G1=0{\ displaystyle \ Delta G = G ^ {2} -G ^ {1} = 0}

Uma vez que, por definição , temos, em temperatura constante: G=H-TS{\ displaystyle G = H-TS}

ΔG=(H2-TS2)-(H1-TS1)=(H2-H1)-T(S2-S1)=ΔH-TΔS=0{\ displaystyle \ Delta G = \ left (H ^ {2} -TS ^ {2} \ right) - \ left (H ^ {1} -TS ^ {1} \ right) = \ left (H ^ {2 } -H ^ {1} \ right) -T \ left (S ^ {2} -S ^ {1} \ right) = \ Delta HT \ Delta S = 0}

com a entropia do mol de substância pura no estado 1 e a entropia do mol de substância pura no estado 2, essas duas entropias sendo definidas na pressão e temperatura da mudança de estado que não variam durante a transformação. De onde : S1{\ displaystyle S ^ {1}}não{\ displaystyle n}S2{\ displaystyle S ^ {2}}não{\ displaystyle n}P1→2{\ displaystyle P_ {1 \ a 2}}T{\ displaystyle T}

ΔS=nãoΔ1→2S=ΔHT=nãoΔ1→2HT{\ displaystyle \ Delta S = n \ Delta _ {1 \ a 2} S = {\ Delta H \ over T} = {n \ Delta _ {1 \ to 2} H \ over T}}

A entropia da mudança de estado na temperatura é assim definida  : T{\ displaystyle T}

Entropia de mudança de estado: Δ1→2S=QnãoT=ΔSnão=Δ1→2HT{\ displaystyle \ Delta _ {1 \ a 2} S = {Q \ over nT} = {\ Delta S \ over n} = {\ Delta _ {1 \ to 2} H \ over T}}

com:

• ΔS{\ displaystyle \ Delta S}a mudança na entropia de moles de uma substância pura durante sua mudança do estado 1 para o estado 2, expressa em J / K;não{\ displaystyle n}
• Δ1→2S{\ displaystyle \ Delta _ {1 \ to 2} S}a entropia de mudança de estado da substância pura, expressa em J / (K · mol);
• não{\ displaystyle n} a quantidade de matéria do corpo puro, expressa em mol;
• T{\ displaystyle T} a mudança de temperatura de estado, expressa em K.

A uma temperatura de dados, a entropia de vaporização de água é, por conseguinte,: . T{\ displaystyle T}ΔvaporS=ΔvaporH/T{\ displaystyle \ Delta _ {\ text {vap}} S = \ Delta _ {\ text {vap}} H / T}

Quanto à entalpia de mudança de estado, temos a relação que liga a entropia de mudança de estado e as entropias molares do corpo puro nos estados 1 e 2 à pressão e temperatura de mudança de estado:

Entropia de mudança de estado: Δ1→2S=S¯2-S¯1{\ displaystyle \ Delta _ {1 \ to 2} S = {\ bar {S}} ^ {2} - {\ bar {S}} ^ {1}}

com:

• S¯1{\ displaystyle {\ bar {S}} ^ {1}}a entropia molar do corpo puro no estado 1 em e , expressa em J / (K · mol);P1→2{\ displaystyle P_ {1 \ a 2}}T{\ displaystyle T}
• S¯2{\ displaystyle {\ bar {S}} ^ {2}}a entropia molar do corpo puro no estado 2 em e , expressa em J / (K · mol).P1→2{\ displaystyle P_ {1 \ a 2}}T{\ displaystyle T}

Tal como acontece com a entalpia de mudança de estado, a mudança na entropia do estado 2 para o estado 1 é sempre o oposto da mudança do estado 1 para o estado 2:

Δ2→1S=-Δ1→2S{\ displaystyle \ Delta _ {2 \ to 1} S = - \ Delta _ {1 \ to 2} S}

Dependência de entalpia de mudança de estado

A entalpia molar de uma substância pura depende da pressão e da temperatura , mas não a quantidade de material  : . A entalpia de mudança de estado, portanto, depende da pressão e da temperatura da mudança de estado, mas não da quantidade de matéria: H¯{\ displaystyle {\ bar {H}}}P{\ displaystyle P}T{\ displaystyle T}não{\ displaystyle n}H¯=H¯(P,T){\ displaystyle {\ bar {H}} = {\ bar {H}} \! \ left (P, T \ right)}P1→2{\ displaystyle P_ {1 \ a 2}}T{\ displaystyle T}

ΔH1→2=ΔH1→2(P1→2,T)=H¯2(P1→2,T)-H¯1(P1→2,T){\ displaystyle \ Delta H_ {1 \ to 2} = \ Delta H_ {1 \ to 2} \! \ left (P_ {1 \ to 2}, T \ right) = {\ bar {H}} ^ {2 } \! \ left (P_ {1 \ to 2}, T \ right) - {\ bar {H}} ^ {1} \! \ left (P_ {1 \ to 2}, T \ right)}

Ou a pressão e temperatura de mudança de estado estão ligados univocamente: . Por exemplo, no caso da vaporização de uma substância pura, a uma dada temperatura, há apenas uma pressão de vaporização, ou pressão de vapor saturado , correspondente, e inversamente, a uma pressão de vapor saturado corresponde apenas a uma única temperatura. Além disso, a entalpia de mudança de estado é apenas uma função de uma única variável, a temperatura: P1→2{\ displaystyle P_ {1 \ a 2}}T{\ displaystyle T}P1→2=P1→2(T){\ displaystyle P_ {1 \ to 2} = P_ {1 \ to 2} \! \ left (T \ right)}

Δ1→2H=Δ1→2H(T){\ displaystyle \ Delta _ {1 \ to 2} H = \ Delta _ {1 \ to 2} H \! \ left (T \ right)}

Notações

Essas notações são recomendadas pela IUPAC , IUPAP e ISO .

A entalpia de fusão de um composto químico é a diferença de entalpia acionada durante a fusão de um mol desse composto pela absorção de energia. A entalpia de massa de fusão dos metais está entre 4 e 16 kJ / kg , com raras exceções. ΔfusH{\ displaystyle \ Delta _ {\ text {fus}} H} 

A entalpia de solidificação é o oposto do calor de fusão: . -ΔfusH{\ displaystyle - \ Delta _ {\ text {fus}} H}

A entalpia de vaporização de um composto químico é a diferença de entalpia acionada durante a vaporização de um mol desse composto por absorção de energia. ΔvaporH{\ displaystyle \ Delta _ {\ text {vap}} H}

A entalpia de liquefação é o oposto da entalpia de vaporização: . -ΔvaporH{\ displaystyle - \ Delta _ {\ text {vap}} H}

A entalpia de sublimação de um composto químico é a diferença de entalpia acionada durante a sublimação de um mol desse composto por absorção de energia. ΔsubH{\ displaystyle \ Delta _ {\ text {sub}} H}

A entalpia de condensação é oposta a entalpia de sublimação: . -ΔsubH{\ displaystyle - \ Delta _ {\ text {sub}} H}

Formulários

Entalpia e entropia de um corpo puro passando por uma mudança de estado

Durante uma mudança de estado, os moles de substância pura são divididos em moles no estado 1 e moles no estado 2, com . Ao definir a fração de substância pura no estado 2, temos: não{\ displaystyle n}não1{\ displaystyle n ^ {1}}não2{\ displaystyle n ^ {2}}não=não1+não2{\ displaystyle n = n ^ {1} + n ^ {2}}τ2=não2não{\ displaystyle \ tau ^ {2} = {n ^ {2} \ over n}}

não1=(1-τ2)não{\ displaystyle n ^ {1} = \ left (1- \ tau ^ {2} \ right) n} não2=τ2não{\ displaystyle n ^ {2} = \ tau ^ {2} n}

A entalpia total e a entropia total do corpo bifásico puro são escritas respectivamente em função dos tamanhos molares das duas fases: H{\ displaystyle H}S{\ displaystyle S}

H=não1H¯1+não2H¯2{\ displaystyle H = n ^ {1} {\ bar {H}} ^ {1} + n ^ {2} {\ bar {H}} ^ {2}} S=não1S¯1+não2S¯2{\ displaystyle S = n ^ {1} {\ bar {S}} ^ {1} + n ^ {2} {\ bar {S}} ^ {2}}

portanto, ao introduzir a fração de substância pura no estado 2:

Entalpia corporal bifásica pura: H=(1-τ2)nãoH¯1+τ2nãoH¯2{\ displaystyle H = \ left (1- \ tau ^ {2} \ right) n {\ bar {H}} ^ {1} + \ tau ^ {2} n {\ bar {H}} ^ {2} } Entropia corporal pura bifásica: S=(1-τ2)nãoS¯1+τ2nãoS¯2{\ displaystyle S = \ left (1- \ tau ^ {2} \ right) n {\ bar {S}} ^ {1} + \ tau ^ {2} n {\ bar {S}} ^ {2} }

Deve-se notar que as entalpias e entropias molares das duas fases para uma substância pura dependem apenas da pressão e da temperatura. Sendo a pressão e a temperatura constantes durante a mudança de estado, as entalpias e entropias molares das duas fases são, portanto, constantes durante a transformação. Portanto, temos:

• quando o composto puro é inteiramente no estado 1 ( , , ): e  ;não1=não{\ displaystyle n ^ {1} = n}não2=0{\ displaystyle n ^ {2} = 0}τ2=0{\ displaystyle \ tau ^ {2} = 0}H=nãoH¯1{\ displaystyle H = n {\ bar {H}} ^ {1}}S=nãoS¯1{\ displaystyle S = n {\ bar {S}} ^ {1}}
• quando o composto puro é inteiramente no estado 2 ( , , ): e .não1=0{\ displaystyle n ^ {1} = 0}não2=não{\ displaystyle n ^ {2} = n}τ2=1{\ displaystyle \ tau ^ {2} = 1}H=nãoH¯2{\ displaystyle H = n {\ bar {H}} ^ {2}}S=nãoS¯2{\ displaystyle S = n {\ bar {S}} ^ {2}}

Os tamanhos dos molares sendo ligados pelas relações:

H¯2=H¯1+Δ1→2H{\ displaystyle {\ bar {H}} ^ {2} = {\ bar {H}} ^ {1} + \ Delta _ {1 \ to 2} H} S¯2=S¯1+Δ1→2S=S¯1+Δ1→2HT{\ displaystyle {\ bar {S}} ^ {2} = {\ bar {S}} ^ {1} + \ Delta _ {1 \ to 2} S = {\ bar {S}} ^ {1} + {\ Delta _ {1 \ a 2} H \ over T}}

também podemos escrever:

Entalpia corporal bifásica pura: H=nãoH¯1+τ2nãoΔ1→2H{\ displaystyle H = n {\ bar {H}} ^ {1} + \ tau ^ {2} n \ Delta _ {1 \ to 2} H} Entropia corporal pura bifásica: S=nãoS¯1+τ2nãoΔ1→2HT{\ displaystyle S = n {\ bar {S}} ^ {1} + \ tau ^ {2} n {\ Delta _ {1 \ a 2} H \ over T}}

com:

• H{\ displaystyle H}a entalpia do corpo bifásico puro em e , expressa em J;P1→2{\ displaystyle P_ {1 \ a 2}}T{\ displaystyle T}
• H¯1{\ displaystyle {\ bar {H}} ^ {1}}a entalpia molar da substância pura no estado 1 em e , expressa em J / mol;P1→2{\ displaystyle P_ {1 \ a 2}}T{\ displaystyle T}
• H¯2{\ displaystyle {\ bar {H}} ^ {2}}a entalpia molar da substância pura no estado 2 em e , expressa em J / mol;P1→2{\ displaystyle P_ {1 \ a 2}}T{\ displaystyle T}
• S{\ displaystyle S}a entropia do corpo puro bifásico em e , expressa em J / K;P1→2{\ displaystyle P_ {1 \ a 2}}T{\ displaystyle T}
• S¯1{\ displaystyle {\ bar {S}} ^ {1}}a entropia molar do corpo puro no estado 1 em e , expressa em J / (K · mol);P1→2{\ displaystyle P_ {1 \ a 2}}T{\ displaystyle T}
• S¯2{\ displaystyle {\ bar {S}} ^ {2}}a entropia molar do corpo puro no estado 2 em e , expressa em J / (K · mol);P1→2{\ displaystyle P_ {1 \ a 2}}T{\ displaystyle T}
• não{\ displaystyle n} a quantidade de matéria do corpo puro, expressa em mol;
• T{\ displaystyle T} a mudança de estado da temperatura, expressa em K;
• τ2{\ displaystyle \ tau ^ {2}}a fração molar total do corpo puro no estado 2, com o número de moles do corpo puro no estado 2 .não2{\ displaystyle n ^ {2}}τ2=não2/não{\ displaystyle \ tau ^ {2} = n ^ {2} / n}

Podemos escrever relações semelhantes usando a proporção  : τ1=não1não=1-τ2{\ displaystyle \ tau ^ {1} = {n ^ {1} \ over n} = 1- \ tau ^ {2}}

H=τ1nãoH¯1+(1-τ1)nãoH¯2=nãoH¯2-τ1nãoΔ1→2H{\ displaystyle H = \ tau ^ {1} n {\ bar {H}} ^ {1} + \ left (1- \ tau ^ {1} \ right) n {\ bar {H}} ^ {2} = n {\ bar {H}} ^ {2} - \ tau ^ {1} n \ Delta _ {1 \ a 2} H} S=τ1nãoS¯1+(1-τ1)nãoS¯2=nãoS¯2-τ1nãoΔ1→2HT{\ displaystyle S = \ tau ^ {1} n {\ bar {S}} ^ {1} + \ left (1- \ tau ^ {1} \ right) n {\ bar {S}} ^ {2} = n {\ bar {S}} ^ {2} - \ tau ^ {1} n {\ Delta _ {1 \ a 2} H \ sobre T}}

Fórmula de Clapeyron

A pressão, a temperatura, os volumes molares das duas fases e a entalpia de mudança de estado estão relacionados pela fórmula de Clapeyron  :

Fórmula de Clapeyron: (dP1→2dT)=Δ1→2HT⋅Δ1→2V{\ displaystyle \ left ({\ mathrm {d} P_ {1 \ to 2} \ over \ mathrm {d} T} \ right) = {\ Delta _ {1 \ to 2} H \ over T \ cdot \ Delta _ {1 \ a 2} V}}

com:

• T{\ displaystyle T}a mudança de temperatura de estado (em Kelvin , K );
• P1→2{\ displaystyle P_ {1 \ a 2}}a pressão de mudança de estado na temperatura (em pascal , Pa );T{\ displaystyle T}
• Δ1→2H{\ displaystyle \ Delta _ {1 \ a 2} H}a entalpia de mudança de estado da mudança de estado de fase para fase na temperatura (em joules por mol , J / mol );1{\ displaystyle 1}2{\ displaystyle 2}T{\ displaystyle T}
• Δ1→2V=V¯2-V¯1{\ displaystyle \ Delta _ {1 \ to 2} V = {\ bar {V}} ^ {2} - {\ bar {V}} ^ {1}}a diferença dos volumes molares da substância pura respectivamente nas fases e à temperatura e sob a pressão (em metros cúbicos por mol, m 3 / mol ).2{\ displaystyle 2}1{\ displaystyle 1}T{\ displaystyle T}P1→2{\ displaystyle P_ {1 \ a 2}}

Esta fórmula só é válida no caso de uma transição de fase de primeira ordem. Para transições de fase de segunda ordem, que ocorrem sem entalpia de mudança de estado, ou seja, sem transferência de calor, consulte as fórmulas de Ehrenfest .

usar

Uma vez que a entalpia de mudança de estado representa a energia liberada (transformação exotérmica ) ou absorvida (transformação endotérmica ) durante a mudança, é uma quantidade importante na química e na física. De fato, deve ser levado em consideração ao avaliar as condições em que um experimento ou processo ocorrerá. Por exemplo, um corpo aquecido se expande , mas se o experimento ocorre no ponto de derretimento em uma panela de gelo, parte da energia será absorvida pela mudança de estado de gelo para água, o que diminuirá a expansão.

O calor latente também é um conceito amplamente utilizado em meteorologia . O fluxo de energia recebido na superfície da Terra e absorvido pela atmosfera terrestre serve para aquecer o ar e permitir a evaporação da água do mar para a troposfera . Por outro lado, os movimentos verticais do ar condensam e congelam a água em nuvens e precipitação . Cada mudança de estado provoca a absorção ou liberação de calor que deve ser integrado ao balanço energético, o que influencia a circulação atmosférica . O fluxo de calor latente é comumente medido pela razão de Bowen .

Alguns valores

A tabela a seguir relata alguns valores na pressão atmosférica normal ( 101 325  Pa ).

Substância	Entalpia de fusão kJ / kg	Temperatura de fusão ° C	Calor de vaporização kJ / kg	Temperatura de ebulição ° C
Etanol	108,00	-114,00	855,00	78,30
Amônia	332,17	-77,74	1.369,00	-33,34
Dióxido de carbono , CO 2	184,00	-78,50 ( sublimação )	574,00	-56,70 (fervendo, a 5,1 atm)
Hélio			21,00	-268,93
Dihidrogênio	58,00	-259,00	455,00	-253,00
Pista	23,00	327,50	871,00	1750,00
Dinitrogênio	25,70	-210,00	200,00	-196,00
Dioxigénio	13,90	-219,00	213,00	-183,00
Refrigerante R134a		-101,00	215,90	-26,60
Refrigerante R152a		-116,00	326,50	-25,00
Tolueno	72,10	-93,00	351,00	110,60
Terebintina			293,00
Água	334,00	0,00	2 264,76	100,00

Notas e referências

Notas

1. Quantidades, unidades e símbolos em Físico-Química , Livro Verde , p.  60, 2007, Leia online .
2. (en) GH Bryan , Thermodynamics. Um tratado introdutório que trata principalmente dos primeiros princípios e suas aplicações diretas , Leipzig, BG Tuebner,1907, p.  9, 20-22.
3. "  Valores de vários parâmetros termodinâmicos para várias substâncias  " , na Académie de Nancy-Metz (acessado em 11 de novembro de 2020 )
4. (en) "  Um diagrama de fase é um gráfico de pressão-temperatura que mostra as faixas de temperatura e pressão nas quais cada fase é estável.  » , Em chegg.com (acesso em 2 de fevereiro de 2016 ) .
5. (in) Yaws 'Handbook of Chemical Properties of the Elements , 2011 Knovel.

Bibliografia

• Jean-Claude Guibet e Emmanuelle Faure-Birchem (associado) ( pref.  Raymond Lévy ), Combustíveis e motores , Paris, Éditions Technip, col.  "Publicações do Instituto Francês do Petróleo  ",1997( ISBN  2-7108-0704-1 ).
• Jean-Marie Donnini e Lucien Quaranta , Dicionário de Física Experimental , t.  II, Sarreguemines, Éditions Pierron, col.  "Termodinâmica e Aplicações",1997, 499  p. ( ISBN  2-7085-0168-2 ).
• Jean-Pierre Corriou, Chemical termodinâmica: diagramas termodinâmicos , vol.  J 1026, Técnicas de engenharia , col.  «Base documental: Termodinâmica e cinética química , pacote: Operações unitárias. Engenharia de reação química , universo: Química - bio - processos agro  »,1985, 30  p. ( leia online ).
• Pascal Febvre, Richard Taillet e Loïc Villain, Dicionário de Física , De Boeck Supérieur,2013, 899  p. ( ISBN  978-2-8041-7554-2 , leitura online ) , p.  227-228; 693.
• Peter William Atkins e Julio De Paula, Físico-Química , De Boeck Superior,2013, 1024  p. ( ISBN  978-2-8041-6651-9 , leitura online ) , p.  149-151.
• Hervé Lemarchand, sob a direção de Geneviève ML Dumas e Roger I. Ben-Aïm, O essencial na termodinâmica química: os fundamentos , Bréal,2004( ISBN  2-7495-0264-0 , leitura online ) , p.  72.

Artigos relacionados

• Calor maciço
• Regra de Trouton (cálculo empírico da entalpia de vaporização)
• Fórmula de Clapeyron
• Aquecer
• Calorimetria