융해 엔탈피

물질의 융합의 엔탈피는 (잠재적) 열로도 알려져 있으며, 일정한 압력으로 고체에서 액체로 상태를 바꾸기 위해 특정 양의 물질에 에너지(일반적으로 열)를 공급하여 발생하는 엔탈피의 변화입니다.예를 들어, 1kg의 얼음을 녹일 때(넓은 압력의 0°C에서) 333.55kJ의 에너지가 온도 변화 없이 흡수됩니다.응고열(물질이 액체에서 고체로 변할 때)은 동일하고 반대입니다.

이 에너지에는 주변 압력에 대해 환경을 변위시킴으로써 부피의 모든 관련 변화를 위한 공간을 마련하는 데 필요한 기여가 포함됩니다.상전이 일어나는 온도는 상황에 따라 녹는점 또는 동결점입니다.관례상 압력은 달리 명시되지 않는 한 1atm(101.325kPa)으로 가정한다.

개요

융접의 '엔탈피'는 잠열입니다. 왜냐하면 녹는 동안 대기압에서 물질을 고체에서 액체로 바꾸는 데 필요한 열 에너지는 융접의 잠열이기 때문입니다. 그 과정에서 온도가 일정하게 유지되기 때문입니다.융합의 잠열은 물질이 녹을 때 엔탈피가 변하는 것이다.융해열은 질량 단위로 언급될 때, 보통 융해열이라고 불리는 반면 융해열은 몰의 물질 양당 엔탈피 변화를 의미한다.

액상은 고체상보다 내부 에너지가 높습니다.이것은 고체를 녹이기 위해 에너지가 공급되어야 하고 액체가 얼면 에너지가 액체에서 방출된다는 것을 의미합니다. 왜냐하면 액체 속의 분자는 분자간 힘이 약해지고 그래서 더 높은 잠재 에너지(분자간 힘을 위한 결합 분리 에너지)를 가지고 있기 때문입니다.

액체 상태의 물이 식으면 온도가 0°C에서 어는 지점 바로 아래로 떨어질 때까지 계속 떨어집니다.그러면 물이 결정화되는 동안 온도는 빙점에서 일정하게 유지됩니다.물이 완전히 얼면 온도는 계속 내려갑니다.

핵융합 엔탈피는 거의 항상 양의 양이며 헬륨만이 유일하게 알려진 ^[1]예외입니다.헬륨-3은 0.3K 미만의 온도에서 음의 핵융합 엔탈피를 가지고 있다.헬륨-4는 또한 0.77K(-272.380°C) 미만의 매우 약간 음의 핵융합 엔탈피를 가지고 있습니다.즉, 적절한 일정한 압력에서 이러한 물질은 열을 ^[2]가하면 동결됩니다.He의 경우, 이 압력 범위는 24.992 ~ 25.00atm (2,533 kPa)^[3]입니다.

물질.	융해열
	(cal/g)	(J/g)
물.	79.72	333.55
메탄	13.96	58.99
프로판	19.11	79.96
글리세롤	47.95	200.62
포름산	66.05	276.35
초산	45.90	192.09
아세톤	23.42	97.99
벤젠	30.45	127.40
미리스트산	47.49	198.70
팔미틴산	39.18	163.93
아세트산나트륨	63–69	264~289[4]
스테아린산	47.54	198.91
갈륨	19.2	80.4
파라핀 왁스(CH2552)	47.8–52.6	200–220

이 값은 대부분 CRC Handbook of Chemistry and Physics, 62판 참조.위 표의 cal/g와 J/g의 변환은 국제 증기 표 열량(cal_INT) = 4.184 줄 대신 열화학적 열량(cal_th) = 4.184 줄(joules)을 사용한다.

예

용해도 예측

융해열은 액체 속 고체의 용해도를 예측하는 데도 사용될 수 있다.포화상태에서 용질의${\displaystyle }$몰 $($)이$$융해열, 고체$({\displaystyle {\text{T}}_{}}$fus$)$의 녹는점($T_{\text{fus}})$ 및$$ 용액의 온도$)$의 함수인 경우:

$\displaystyle \ln x_{2}=-{\frac {Delta H_{\text {fus}^{\circ}}{R}}\left({\frac {1}{T}})-{\frac {1}{\frac {1}{\frac {}}}{\frac {}}}}T_{\text{fus}}}}\right}$

여기서$R$은 기체 상수입니다$.$예를 들어, 298K의 물에서 파라세타몰의 용해도는 다음과 같이 예측된다.

${\displaystyle x_{2}=\exp {-frac {28100~{\text {J mol}}^{-1} {8.314~{\text {J K}} {\text {mol} {-1}} {\left({\frac {1}~{298~{\text {K}}} {1.44})$

물과 파라세타몰의 몰 질량은 18.0153gmol⁻¹, 151.17gmol이며⁻¹ 용액의 밀도는 1000gL이므로⁻¹ 용해도 추정치는 다음과 같다.

${\displaystyle {\frac {0.0248\text{g L}}{-1}{18.0153~{\text{g mol}{-1}}}{1-0.0248}\time 151.17~{\text{g mol}{-1}=213.4~{\text{g L}}^{-1}$

이는 11%의 실제 용해도(240 g/L)로부터의 편차이다.이 오류는 추가 열 용량 매개변수를 ^[5]고려할 때 줄일 수 있습니다.

증명

평형 상태에서 순수 용매와 순수 고체의 화학적 전위는 동일합니다.

$\displaystyle \mu _{\text{solid}^{\display}=\mu _{\text{solid}^{\display},$

또는

${\displaystyle \mu _{\text{solid}^{\display}=\mu _{\text{\display}^{\display}+RT\ln X_{2},}$

R$(\$ R$)$은$$가스 $상수$이고 T(\$displaystyle$ T$)$는 온도입니다.

재배열로 얻을 수 있습니다.

${\displaystyle RT\ln X_{2}=-\left(\mu _{\text {\text}^{\time})-\mu _{\text {solid}^{\time},\right)$

그리고 그 이후

$\displaystyle \Delta G_{\text{fus}^{\circ }=\mu _{\text{fus}^{\circ}-\mu _{\text{solid}^{\circ },}$

융해열은 순수한 액체와 순수한 고체 사이의 화학적 전위차이며, 그 결과는 다음과 같다.

${\displaystyle RT\ln X_{2}=-\left(\Delta G_{\text{fus}}^{\circ }\right),$

깁스-헬름홀츠 방정식의 적용:

${\displaystyle \leftfac\frac {\text{fus}{\circ}}{T}}{\right}}{\p}=-{\frac {\text{fus}^{\circ}}{\frac {\text{fus}}}{\frac}}{{\circ}}}}}}{\frac}}}{\frac}}}}}}{\frac$

최종적으로는 다음과 같습니다.

${\displaystyle\left(\ln X_{2}\right)}{\partial T}}\right}={Delta H_{\text{fus}}{\circ}}{\displaystyle \left(\ln X_{2}\right)}{\circ}}}{\}}}}{\}}}}}}}RT^{2}}}}:$

또는 다음과 같이 입력합니다.

$\displaystyle \ln X_{2}=\frac {Delta H_{\text{fus}}^{\circ}}{RT^{2}}\times \delta T}$

및 통합:

${\displaystyle _{X_{2}=1}^{X_{2}=x_{2}\delta \ln X_{2}=\ln x_{2}=\int _{T_{\text{fus}}{T}{\frac {\frac}{\frac}{\cir}} {\cir}RT^{2}}\times \Delta T}$

최종 결과는 다음과 같습니다.

$\displaystyle \ln x_{2}=-{\frac {Delta H_{\text {fus}^{\circ}}{R}}\left({\frac {1}{T}})-{\frac {1}{\frac {1}{\frac {}}}{\frac {}}}}T_{\text{fus}}}}\right}$

「 」를 참조해 주세요.

• 기화열
• 열용량
• 순수 물질에 대한 열역학 데이터베이스
• 조백법(분자구조에서의 융해열 추정)
• 잠열
• 격자 에너지
• 희석열

메모들

레퍼런스

• Atkins, Peter; Jones, Loretta (2008), Chemical Principles: The Quest for Insight (4th ed.), W. H. Freeman and Company, p. 236, ISBN 978-0-7167-7355-9
• Ott, BJ. Bevan; Boerio-Goates, Juliana (2000), Chemical Thermodynamics: Advanced Applications, Academic Press, ISBN 0-12-530985-6