Springen naar inhoud

Enthalpie


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Box

    Box


  • >25 berichten
  • 100 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 15 december 2009 - 09:52

Hallo,

een vraagje thermodynamica...

We weten:
-U toestandsfunctie (inwendige energie), H toestandsfunctie (enthalpie), q de reactiewarmte, w de arbeid.

Ik heb vooral grote vragen bij enthalpie, nogal rot, want al de rest berust daar op :eusa_whistle:

Eerste hoofdwet van de thermodynamica zegt ons dat:
(delta)U=q+W
Beschouw nu echter enkel druk-volume-arbeid bij constante druk zodat (delta) U = q - p (delta) V
[i]Mijn grote vraag hierbij is: we vervangen een "niet-toestandsfunctie", een pad-functie door een vermenigvuldiging van 2 toestandsfuncties: p en V. Is de arbeid in dit geval dan wél een toestandsfunctie, in dit strikte kader van constante druk, en louter druk-volume-arbeid? q wordt dus ook een toestandsfunctie in dat kader?[i]

Verder omvormen geeft: q=(delta)U+p*(delta)V (1)

In mijn cursus staat er nu dat het praktisch is om de reactiewarmte bij het uitvoeren van een reactie bij constante druk te relateren aan een verandering in een toestandsfunctie. We definieren die als H = U + p*V (2)
(1) en (2) geven dus: q= (delta) H, bij constante druk.

De enthalpieverandering bij chemische reacties is dus gelijk aan de reactiewarmte (zie hierboven): waar ik onder versta: q, "de flow" van warmte in het systeem. Die ligt volledig vast op voorhand (en kan je in tabellen vinden) bij een bepaalde temperatuur en druk. Dat wil zeggen dat zolang als de beginproducten en de eindproducten bij onze gegeven temperatuur en druk zijn, en we tijdens onze reactie deze twee constant houden, het niet uitmaakt hoe we deze reactie dan ook maar uitvoeren (er zijn, me dunkt, al niet te veel mogelijkheden, maar kom), we zullen ALTIJD dezelfde reactiewarmte zien. Daar in dit kader, onze q gelijk is aan de enthalpie.

Stel nu eens dat je bij constante druk en temperatuur kan kiezen of je een reactie reversibel OF irreversibel uitvoert, zal de reactiewarmte daarbij dan gelijk zijn? Een chemische reactie kan enkel maar reversibel worden uitvoert als ge oneindig veel toestanden van chemisch evenwicht passeert. Ge zult ze dus moeten doen met oneindig veel deelreacties. Hier blokkeer ik een beetje... Kan er hier iemand een voorbeeld van geven of is het nonsens? Bij voorbeelden, probeer alsjeblieft een chemisch voorbeeld te geven en geen fysisch...

Bij zo'n reactie zou dan de entropieverandering voor het systeem gelijk zijn aan (delta) H / T met T de temperatuur waarbij ge uw chemische reactie laat doorgaan. De entropieverandering van de opgeving is dan - entropieverandering van het systeem en de netto entropieverandering is dan nul.

Misschien wat veel ineens maargoed ](*,)

vriendelijke groeten en dank bij voorbaat, Box

Veranderd door Box, 15 december 2009 - 10:00

Das ist nicht einmal falsch. - Wolfgang Pauli

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 17 december 2009 - 19:31

Eerste hoofdwet van de thermodynamica zegt ons dat:
(delta)U=q+W
Beschouw nu echter enkel druk-volume-arbeid bij constante druk zodat (delta) U = q - p (delta) V
Mijn grote vraag hierbij is: we vervangen een "niet-toestandsfunctie", een pad-functie door een vermenigvuldiging van 2 toestandsfuncties: p en V. Is de arbeid in dit geval dan wél een toestandsfunctie, in dit strikte kader van constante druk, en louter druk-volume-arbeid? q wordt dus ook een toestandsfunctie in dat kader?

Arbeid is géén toestandsfunctie en q ook niet. Het feit dat U, H, p en V toestandsgrootheden zijn wil niet zeggen dat deltaU, deltaH, deltap of deltaV dat ook zijn.

De enthalpieverandering bij chemische reacties is dus gelijk aan de reactiewarmte (zie hierboven): waar ik onder versta: q, "de flow" van warmte in het systeem. Die ligt volledig vast op voorhand (en kan je in tabellen vinden) bij een bepaalde temperatuur en druk. Dat wil zeggen dat zolang als de beginproducten en de eindproducten bij onze gegeven temperatuur en druk zijn, en we tijdens onze reactie deze twee constant houden, het niet uitmaakt hoe we deze reactie dan ook maar uitvoeren (er zijn, me dunkt, al niet te veel mogelijkheden, maar kom), we zullen ALTIJD dezelfde reactiewarmte zien. Daar in dit kader, onze q gelijk is aan de enthalpie.

Beter gezegd: de reactiewarmte is gelijk aan de enthalpieverandering bij chemische reacties.
Wat je in tabellen vindt is overigens niet de echte enthalpieverandering maar die bij standaard condities: 25 oC en 1 atm.
En q is niet gelijk aan de enthalpie maar aan de enthalpieverandering.

Stel nu eens dat je bij constante druk en temperatuur kan kiezen of je een reactie reversibel OF irreversibel uitvoert, zal de reactiewarmte daarbij dan gelijk zijn? Een chemische reactie kan enkel maar reversibel worden uitvoert als ge oneindig veel toestanden van chemisch evenwicht passeert. Ge zult ze dus moeten doen met oneindig veel deelreacties. Hier blokkeer ik een beetje... Kan er hier iemand een voorbeeld van geven of is het nonsens? Bij voorbeelden, probeer alsjeblieft een chemisch voorbeeld te geven en geen fysisch...

De standaard reactiewarmte (standaard enthalpieverandering) is altijd hetzelfde, dat heeft niets met reversibel of irreversibel te maken. De echte reactiewarmte (echte enthalpieverandering) is overigens wel afhankelijk van druk en temperatuur maar dat is alleen omdat bij een andere temperatuur (en druk) dan de standaard condities de enthalpie van de reactanten en de produkten anders is dan de standaard vormingsenthalpiëen van reactanten en de produkten die je in een tabellenboek kunt vinden.
Hydrogen economy is a Hype.

#3

Box

    Box


  • >25 berichten
  • 100 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 17 december 2009 - 19:41

Hallo,

Arbeid is géén toestandsfunctie en q ook niet

Da's juist, maar binnen dit strikte kader zal, gelijk hoe je ook de reactie uitvoert bij constante druk (er zijn al niet veel manieren dus), q gelijk zijn aan delta H. Ik drukte me waarschijnlijk verkeerdelijk uit...

Verder vroeg ik mij nog af bij welke gevallen en voorwaarden men de formule (delta) S = q_reversibel / T mag gebruiken? Is het misschien de definitie? En waarom mag je de (delta) H van een reactie niet gebruiken voor die q_reversibel?

mvg, Box
Das ist nicht einmal falsch. - Wolfgang Pauli

#4

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 20 december 2009 - 12:07

Verder vroeg ik mij nog af bij welke gevallen en voorwaarden men de formule (delta) S = q_reversibel / T mag gebruiken? Is het misschien de definitie? En waarom mag je de (delta) H van een reactie niet gebruiken voor die q_reversibel?

De formule in deze vorm geldt strikt genomen alleen voor isotherme processen (T = constant).
Meer algemeen moet je deltaS = Integraal(q_reversibel / T) gebruiken.
Maar ook dat geldt alleen voor reversibele processen. Een omkeerbaar (reversibel) adiabatisch proces heeft een deltaS van 0 en is dus isentropisch, maar een niet-omkeerbaar adiabatisch proces heeft een deltaS groter dan 0.
Verder geldt deze formule niet voor het mengen van gassen (of vloeistoffen), voor chemische reacties, of radioactief verval, en er zullen misschien nog wel wat uitzonderingen zijn die mij nu niet te binnen schieten.

Voor een chemische reactie moet je deltaS berekenen uit de entropie van de produkten minus de entropie van de reactanten. In feite op soortgelijke wijze als je de reactie-enthalpie zou berekenen uit de vormingsenthalpie van produkten minus die van reactanten.
Zowel de benodigde entropie als de benodigde vormingsenthalpie van reactanten en produkten haal je uit een tabel, zoals bijvoorbeeld deze:

Geplaatste afbeelding

Veranderd door Fred F., 20 december 2009 - 12:08

Hydrogen economy is a Hype.





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures