融合エンタルピーについて詳しく解説

導入

融解エンタルピー(記号: Δ H _{f u s} ) は、物体が一定の温度と圧力で固体状態から液体状態に移行するときに熱の形で吸収されるエネルギーです。純粋な物の融点では、このエネルギーは熱の形で吸収され、この吸収は温度の上昇なしに起こるため、より一般的には融解潜熱と呼ばれます。これは、分子を結合している分子間結合を何らかの方法で破壊する役割を果たし、一般的な意味での「加熱」を行うのではありません。したがって、角氷を含む水を加熱すると、角氷が完全に溶けない限り、システムの温度はどこでも摂氏 0 度に等しくなります (ただし、加熱が高すぎない限り、そうでない場合は温度が均一でなくなり、私たちは平衡を失っていることに気づきます）。

融解エンタルピーという用語は、考慮されている系 (たとえば、10 グラムの水) のエンタルピーの変化を正確に指します。実際には、融合中に発生する可能性のある大気圧の変動は、固体や液体のエネルギー (したがってエンタルピーにも) にほとんど影響を及ぼさないため、無視できます。

一定圧力における融解潜熱は、考慮されている物体のエンタルピー変化に厳密に等しくなります。これは、機械的仕事の形で交換されるエネルギーを含む内部エネルギーの変化とは少し異なります。この場合、系の体積の変化に対する周囲圧力の影響です（同じ物体でも、一般に液体状態ではより体積が大きくなります）固体状態よりも – 水は反対の挙動を示す例外です)。熱量測定が内部エネルギー状態関数ではなくエンタルピー状態関数を操作することを好むのは、この機械的用語から自由になるためです。厳密に言えば、物体が一定の体積に閉じ込められている場合、つまり圧力の強い変動を意味する場合、融解の潜熱は融解エネルギー（つまり、対応する内部エネルギーの変化）にのみ等しくなります。反対に、一定の圧力では、核融合エネルギーは、核融合の潜熱と仕事– P Δ Vの合計になります (ここで、 Pは周囲圧力、 Δ V は物体が空間から通過するときの体積の変化です)。固体状態から液体状態へ – 例外的に水の場合はマイナス）。

所定の量の材料(たとえば、10 グラムの水) について、融解エンタルピーはジュールで測定されます。

また、融解エンタルピーによって、比潜熱(化合物または材料の特性)、つまり物質の量の単位に関連するものを指定します。化学では、通常、この量をモルあたりのキロジュールで表します。

融解の熱またはエネルギーは、絶対値で凝固熱と等しくなります。

融解潜熱は一般に次のように表されます。

1. キロジュール/モル (SI 単位)
2. 1グラムあたりのカロリー
3. ポンドまたは BTU あたりの英国熱量単位

一部の一般的な物質の基準値

周期表の第 3 周期における元素の融合エンタルピーの変化

周期表の第 2 周期における元素の融合エンタルピーの変化

CRC Handbook of Chemistry and Physics 、第 62 版から取得した値。上の表の cal/g と J/g の間の変換では、国際蒸気表 (cal _INT ) = 4.1868 ジュールから取得した蒸気ではなく、カロリー (cal _th ) = 4.184 ジュールの熱化学値を使用します。

標準状態の元素の値 (kJ/mol):