Aquecedores de Vaporização e Condensação | Química para Não-Majores

Heats of Vaporization and Condensation

ul>

Defina o calor de vaporização.

Defina o calor de condensação.

Realizar cálculos envolvendo aquecedores de vaporização e condensação.

As fontes geotérmicas são avaliadas com base na quantidade de vaporização de vapor gerado

Quanta energia está disponível?

Recursos naturais para a produção de energia têm sido tradicionalmente quedas de água ou utilização de petróleo, carvão, ou energia nuclear para gerar electricidade. Está a ser realizada investigação para procurar outras fontes renováveis para o funcionamento dos geradores. Os sítios geotérmicos (tais como o géiser retratado acima) estão a ser considerados devido ao vapor que produzem. As capacidades podem ser estimadas sabendo quanto vapor é libertado num determinado momento num determinado local.

Calor de vaporização e condensação

A energia é absorvida no processo de conversão de um líquido no seu ponto de ebulição em gás. Tal como com a fusão de um sólido, a temperatura de um líquido em ebulição permanece constante e a entrada de energia passa a alterar o estado. O calor molar de vaporização $(Delta H_{text{vap}})$ de uma substância é o calor absorvido por uma toupeira dessa substância à medida que esta é convertida de um líquido para um gás. Como um gás se condensa a um líquido, o calor é libertado. O calor molar da condensação $(Delta H_{text{cond}})$ de uma substância é o calor libertado por uma toupeira dessa substância à medida que esta é convertida de um gás para um líquido. Como a vaporização e condensação de uma dada substância são processos exactamente opostos, o valor numérico do calor molar de vaporização é o mesmo que o valor numérico do calor molar de condensação, mas em sinal oposto. Por outras palavras, $Delta H_{text{vap}} = - Delta H_{text{cond}}$ .

Quando 1 mol de água a 100°C e 1 atm de pressão é convertido em 1 mol de vapor de água a 100°C, 40,7 kJ de calor são absorvidos do meio circundante. Quando 1 mol de vapor de água a 100°C condensa para água líquida a 100°C, 40,7 kJ de calor são libertados para o ambiente.

$text{H}_2text{O}(l) rightarrow text{H}_2text{O}(g) qquad Delta H_{text{fus}}=40,7 text{ kJ/mol} \ text{H}_2text{O}(g) rightarrow text{H}_2text{O}(l) qquad Delta H_{text{solid}}=- 40,7 text{ kJ/mol}$

Outras substâncias têm valores diferentes para os seus aquecedores molares de fusão e vaporização e estes estão resumidos na tabela abaixo .

Metanol (CH 3 OH)

Água (H 2 O)

Aquecimento solar de fusão e vaporização
Substância	$Delta H_{text{fus}}$ (kJ/mol)	$Delta H_{text{vap}}$ (kJ/mol)
Ammonia (NH 3 )	5.65	23.4
Etanol (C 2 H 5 OH)	4.60	43.5
3,16	35,3
Oxygen (O 2 )	0,44	6.82
6.01	40.7

Notificação de que para todas as substâncias, o calor de vaporização é substancialmente maior do que o calor de fusão. É necessária muito mais energia para mudar o estado de um líquido para um gás do que de um sólido para um líquido. Isto é devido à grande separação das partículas no estado gasoso. Os valores dos aquecedores de fusão e vaporização estão relacionados com a força das forças intermoleculares. Todas as substâncias da tabela acima, com excepção do oxigénio, são capazes de se ligar ao hidrogénio. Consequentemente, os aquecedores de fusão e vaporização de oxigénio são muito inferiores aos outros.

Problema da amostra: Calor de Vaporização

Que massa de vapor de metanol se condensa a um líquido como 20.0 kJ de calor são libertados?

P>Passo 1: Listar as quantidades conhecidas e planear o problema .

Known

$Delta H_{text{cond}}= -35.3 text{ kJ/mol}$
$text{molar mass CH}_3text{OH} = 32.05 text{ kJ/mol}$

Desconhecido

ul>>>li>mass methanol = ? g

P>Primeiro o kJ de calor libertado na condensação é multiplicado pelo factor de conversão de $esquerda(frac{1 text{ mol}}}{-35.3 text{ kJ}} direita)$ para encontrar as toupeiras de metanol que condensaram. Depois, as toupeiras são convertidas em gramas.

passo 2: Resolver .

$-20.0 text{ kJ} times frac{1 text{ mol CH}_3text{OH}}{-35.3 text{ kJ}} times frac{32.05 text{ g CH}_3text{OH}}{1 text{ mol CH}_3text{OH}}=18,2 text{ g CH}_3text{OH}$

P>Passo 3: Pense no seu resultado.

A condensação é um processo exotérmico, por isso a mudança de entalpia é negativa. Um pouco mais de meia mole de metanol é condensada.

Sumário

Aquecimentos molares de condensação e vaporização são definidos.
Exemplos de cálculos envolvendo estes parâmetros são ilustrados.

Prática

Calcular problemas 6-7 na ligação abaixo:

http://ths.sps.lane.edu/chemweb/unit4/problems/heatcalc/index.htm

Revisão

Questões

O que é comum a toda a substância na tabela excepto o oxigénio?
Quanto calor é necessário para converter 2.7 moles de etanol no seu ponto de ebulição de líquido para vapor?
Quantas moles de água condensarão de vapor para líquido se 45 Kj forem removidos?

calor molar de condensação $(Delta H_{text{cond}})$ : O calor libertado por uma molécula de uma substância à medida que esta é convertida de um gás para um líquido.
calor molar de vaporização $(Delta H_{text{vap}})$ : O calor absorvido por uma toupeira de uma substância à medida que esta é convertida de um líquido para um gás.

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