संलयन की तापीय धारिता: Difference between revisions

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[[File:Enthalpies of melting and boiling for pure elements versus temperatures of transition.svg|right|thumb|400px|alt=A logशुद्ध तत्वों के लिए पिघलने और उबलने बनाम पिघलने और उबलने के तापीय धारियों का लॉग प्लॉट। तापमान को पिघलाने की एन्थैल्पी के बीच रैखिक संबंध को रिचर्ड के नियम के रूप में जाना जाता है। ट्राउटन के नियम का प्रदर्शन करते हुए शुद्ध तत्वों बनाम संक्रमण के तापमान के लिए पिघलने और उबलने की एन्थैल्पी]][[ऊष्मप्रवैगिकी]] में, एक [[रासायनिक पदार्थ]] के संलयन की [[तापीय धारिता]], जिसे संलयन की (अव्यक्त) [[गर्मी]] के रूप में भी जाना जाता है, इसकी एन्थैल्पी में परिवर्तन होता है, जिसके परिणामस्वरूप पदार्थ की एक विशिष्ट मात्रा में [[ऊर्जा]] प्रदान करने के परिणामस्वरूप पदार्थ की स्थिति को बदलने के लिए गर्मी होती है। [[आइसोबैरिक प्रक्रिया]] में एक [[ठोस]] से [[तरल]]।


यह एक मोल ठोस को द्रव में बदलने के लिए आवश्यक ऊर्जा की मात्रा है। उदाहरण के लिए, जब 1 किलो बर्फ (0 डिग्री पर) पिघलती हैC under a [[c:File:Phase_diagram_of_water.svg|दबावों की विस्तृत श्रृंखला), 333.55 kJ ऊर्जा बिना किसी [[तापमान]] परिवर्तन के अवशोषित होती है। जमने की ऊष्मा (जब कोई पदार्थ जमता है) बराबर और विपरीत होती है।
[[File:Enthalpies of melting and boiling for pure elements versus temperatures of transition.svg|right|thumb|304x304px|alt=A logशुद्ध तत्वों के लिए पिघलने और उबलने बनाम पिघलने और उबलने के तापीय धारियों का लॉग प्लॉट। तापमान को पिघलाने की एन्थैल्पी के बीच रैखिक संबंध को रिचर्ड के नियम के रूप में जाना जाता है। ट्राउटन के नियम का प्रदर्शन करते हुए शुद्ध तत्वों बनाम संक्रमण के तापमान के लिए पिघलने और उबलने की एन्थैल्पी]][[ऊष्मप्रवैगिकी]] में, [[रासायनिक पदार्थ]] के '''संगलन की [[तापीय धारिता]]''', जिसे संगलन की (अव्यक्त) [[गर्मी]] के रूप में भी जाना जाता है, और एन्थैल्पी में परिवर्तन होता है, जिसके परिणामस्वरूप पदार्थ की एक विशिष्ट मात्रा में [[ऊर्जा]] प्रदान करने के परिणामस्वरूप पदार्थ की स्थिति को बदलने के लिए गर्मी होती है। [[आइसोबैरिक प्रक्रिया]] में [[ठोस]] पदार्थ से [[तरल]] पदार्थ में परिवर्तन होता है।


इस ऊर्जा में परिवेश के दबाव के खिलाफ अपने पर्यावरण को विस्थापित करके मात्रा में किसी भी संबद्ध परिवर्तन के लिए जगह बनाने के लिए आवश्यक योगदान शामिल है। जिस तापमान पर [[चरण संक्रमण]] होता है वह संदर्भ के अनुसार [[गलनांक]] या हिमांक होता है। परिपाटी के अनुसार, दबाव माना जाता है {{convert|1|atm|kPa|abbr=on|sigfig=6}} जब तक अन्यथा निर्दिष्ट न किया जाये।
यह एक मोल ठोस को द्रव में बदलने के लिए आवश्यक ऊर्जा की मात्रा है। उदाहरण के लिए, जब 1 किलो बर्फ (0 डिग्री C पर) पिघलती है  [[c:File:Phase_diagram_of_water.svg|दबावों की विस्तृत श्रृंखला), 333.55 kJ ऊर्जा बिना किसी [[तापमान]] परिवर्तन के अवशोषित होती है। '''जमने की ऊष्मा''' (जब कोई पदार्थ जमता है) बराबर और विपरीत होती है।
 
इस ऊर्जा में परिवेश के दबाव के खिलाफ अपने पर्यावरण को विस्थापित करके मात्रा में किसी भी संबद्ध परिवर्तन के लिए जगह बनाने के लिए आवश्यक योगदान सम्मिलित है। जिस तापमान पर [[चरण संक्रमण]] होता है वह संदर्भ के अनुसार [[गलनांक]] या हिमांक होता है। परिपाटी के अनुसार, दबाव माना जाता है {{convert|1|atm|kPa|abbr=on|sigfig=6}} जब तक अन्यथा निर्दिष्ट न किया जाये।


== सिंहावलोकन ==
== सिंहावलोकन ==
संलयन की 'एन्थैल्पी' एक गुप्त ऊष्मा है, क्योंकि पिघलने के दौरान वायुमंडलीय दबाव पर पदार्थ को ठोस से तरल में बदलने के लिए आवश्यक ऊष्मा ऊर्जा संलयन की गुप्त ऊष्मा होती है, क्योंकि प्रक्रिया के दौरान तापमान स्थिर रहता है। संलयन की गुप्त ऊष्मा किसी पदार्थ की किसी भी मात्रा के पिघलने पर होने वाला एन्थैल्पी परिवर्तन है। जब संलयन की ऊष्मा को द्रव्यमान की एक इकाई के रूप में संदर्भित किया जाता है, तो इसे आमतौर पर संलयन की विशिष्ट ऊष्मा कहा जाता है, जबकि संलयन की मोलर ऊष्मा मोल (इकाई) में पदार्थ की प्रति मात्रा में परिवर्तन को संदर्भित करती है।
संगलन की 'एन्थैल्पी' एक संगलन गुप्त ऊष्मा है, क्योंकि पिघलने के दौरान वायुमंडलीय दबाव पर पदार्थ को ठोस से तरल में बदलने के लिए आवश्यक ऊष्मा ऊर्जा संगलन की गुप्त ऊष्मा होती है, क्योंकि प्रक्रिया के दौरान तापमान स्थिर रहता है। संगलन की गुप्त ऊष्मा किसी पदार्थ की किसी भी मात्रा के पिघलने पर होने वाला एन्थैल्पी परिवर्तन है। जब संगलन की ऊष्मा को द्रव्यमान की एक इकाई के रूप में संदर्भित किया जाता है, तो इसे सामान्यतः संगलन की विशिष्ट ऊष्मा कहा जाता है, जबकि संगलन की मोलर ऊष्मा मोल (इकाई) में पदार्थ की प्रति मात्रा में परिवर्तन को संदर्भित करती है।


ठोस चरण की तुलना में तरल चरण में उच्च आंतरिक ऊर्जा होती है। इसका मतलब यह है कि किसी ठोस को पिघलाने के लिए उसे ऊर्जा की आपूर्ति की जानी चाहिए और जब वह जमता है तो तरल से ऊर्जा निकलती है, क्योंकि तरल में [[अणु]] कमजोर अंतर-आणविक बलों का अनुभव करते हैं और इसलिए उच्च संभावित ऊर्जा (एक प्रकार की [[बंधन-पृथक्करण ऊर्जा]]) होती है। [[अंतराआण्विक बल]] के लिए)।
ठोस चरण की तुलना में तरल चरण में उच्च आंतरिक ऊर्जा होती है। इसका मतलब यह है कि किसी ठोस को पिघलाने के लिए उसे ऊर्जा की आपूर्ति की जानी चाहिए और जब वह जमता है तो तरल से ऊर्जा निकलती है, क्योंकि तरल में [[अणु]] निर्बल अंतर-आणविक बलों का अनुभव करते हैं और इसलिए उच्च संभावित ऊर्जा (एक प्रकार की [[बंधन-पृथक्करण ऊर्जा]]) होती है। [[अंतराआण्विक बल]] के लिए)।


जब तरल पानी को ठंडा किया जाता है, तो इसका तापमान लगातार गिरता जाता है जब तक कि यह 0 डिग्री सेल्सियस पर हिमांक बिंदु की रेखा से ठीक नीचे नहीं गिर जाता। तापमान तब हिमांक पर स्थिर रहता है जबकि पानी क्रिस्टलीकृत हो जाता है। एक बार जब पानी पूरी तरह से जम जाता है तो उसका तापमान गिरता रहता है।
जब तरल पानी को ठंडा किया जाता है, तो इसका तापमान लगातार गिरता जाता है जब तक कि यह 0 डिग्री सेल्सियस पर हिमांक बिंदु की रेखा से ठीक नीचे नहीं गिर जाता। तापमान तब हिमांक पर स्थिर रहता है जबकि पानी क्रिस्टलीकृत हो जाता है। एक बार जब पानी पूरी तरह से जम जाता है तो उसका तापमान गिरता रहता है।


संलयन की तापीय धारिता लगभग हमेशा एक सकारात्मक मात्रा होती है; [[हीलियम]] एकमात्र ज्ञात अपवाद है।{{sfn|Atkins|Jones|2008|p=236}} [[हीलियम-4]] में 0.3 K से कम तापमान पर संलयन की ऋणात्मक एन्थैल्पी होती है। {{convert|0.77|K|C}}. इसका मतलब यह है कि, उचित स्थिर दबावों पर, ये पदार्थ गर्मी के अतिरिक्त जम जाते हैं।{{sfn|Ott|Boerio-Goates|2000|pp=92–93}}  के मामले में <sup>4</sup>वह, यह दबाव सीमा 24.992 और के बीच है {{convert|25.00|atm|kPa|abbr=on}}.<ref name=Hoffer>{{cite journal| title=Thermodynamic properties of <sup>4</sup>He. II. The bcc phase and the P-T and VT phase diagrams below 2 K | first1=J. K.| last1=Hoffer| first2=W. R.| last2=Gardner| first3=C. G.| last3=Waterfield| first4=N. E.| last4=Phillips| journal=[[Journal of Low Temperature Physics]]| date=April 1976| volume=23| issue=1| pages=63–102| doi=10.1007/BF00117245|bibcode = 1976JLTP...23...63H | s2cid=120473493}}</ref>
संगलन की तापीय धारिता लगभग हमेशा एक धनात्मक मात्रा होती है; [[हीलियम]] एकमात्र ज्ञात अपवाद है।{{sfn|Atkins|Jones|2008|p=236}} [[हीलियम-4]] में 0.3 K से कम तापमान पर संगलन की ऋणात्मक एन्थैल्पी होती है। {{convert|0.77|K|C}}. इसका मतलब यह है कि, उचित स्थिर दबावों पर, ये पदार्थ गर्मी के अतिरिक्त जम जाते हैं।{{sfn|Ott|Boerio-Goates|2000|pp=92–93}}  <sup>4</sup>He ([[हीलियम-4|हीलियम]]) के मामले में वह, यह दबाव सीमा 24.992 और के बीच है {{convert|25.00|atm|kPa|abbr=on}}.<ref name=Hoffer>{{cite journal| title=Thermodynamic properties of <sup>4</sup>He. II. The bcc phase and the P-T and VT phase diagrams below 2 K | first1=J. K.| last1=Hoffer| first2=W. R.| last2=Gardner| first3=C. G.| last3=Waterfield| first4=N. E.| last4=Phillips| journal=[[Journal of Low Temperature Physics]]| date=April 1976| volume=23| issue=1| pages=63–102| doi=10.1007/BF00117245|bibcode = 1976JLTP...23...63H | s2cid=120473493}}</ref>


[[File:Enthalpy of Fusion period three.PNG|thumb|right|150px|अवधि तीन के संलयन का मानक एन्थैल्पी परिवर्तन]][[File:Molar heat of fusion period two.png|thumb|right|150px|तत्वों की आवर्त सारणी की अवधि दो के संलयन का मानक एन्थैल्पी परिवर्तन]]
[[File:Enthalpy of Fusion period three.PNG|thumb|right|150px|अवधि तीन के संगलन का मानक एन्थैल्पी परिवर्तन]][[File:Molar heat of fusion period two.png|thumb|right|150px|तत्वों की आवर्त सारणी की अवधि दो के संगलन का मानक एन्थैल्पी परिवर्तन]]
{| class="wikitable sortable"
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! rowspan=2| Substance
! rowspan=2| पदार्थ
! colspan=2|Heat of fusion
! colspan=2|संगलन ऊष्मा
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! (cal/g)
! (cal/g)
! (J/g)
! (J/g)
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| [[water]]
| [[water|पानी]]
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| 79.72
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| [[methane]]
| [[methane|मीथेन]]
| 13.96
| 13.96
| 58.99
| 58.99
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| [[propane]]
| [[propane|प्रोपेन]]
| 19.11
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| 79.96
| 79.96
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| [[glycerol]]
| [[glycerol|ग्लिसरॉल]]
| 47.95
| 47.95
| 200.62
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| [[formic acid]]
| [[formic acid|फॉर्मिक अम्ल]]
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| [[acetic acid]]
| [[acetic acid|एसीटिक अम्ल]]
| 45.90
| 45.90
| 192.09
| 192.09
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| [[acetone]]
| [[acetone|एसीटोन]]
| 23.42
| 23.42
| 97.99
| 97.99
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| [[benzene]]
| [[benzene|बेंजीन]]
| 30.45
| 30.45
| 127.40
| 127.40
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| [[myristic acid]]
| [[myristic acid|म्यरिस्टिक अम्ल]]
| 47.49
| 47.49
| 198.70
| 198.70
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| [[palmitic acid]]
|[[palmitic acid|पामिटिक अम्ल]]
| 39.18
| 39.18
| 163.93
| 163.93
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| [[sodium acetate]]
| [[sodium acetate|सोडियम एसिटेट]]
| {{convert|264–289|J|cal|abbr=on|disp=number}}
| {{convert|264–289|J|cal|abbr=on|disp=number}}
| 264–289<ref name=IDMA>Ibrahim Dincer and Marc A. Rosen. [https://books.google.com/books?id=EsfcWE5lX40C&q=latent+heat+of+fusion+sodium+acetate#search Thermal Energy Storage: Systems and Applications], page 155</ref>
| 264–289<ref name=IDMA>Ibrahim Dincer and Marc A. Rosen. [https://books.google.com/books?id=EsfcWE5lX40C&q=latent+heat+of+fusion+sodium+acetate#search Thermal Energy Storage: Systems and Applications], page 155</ref>
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| [[stearic acid]]
| स्टिऐरिक अम्ल
| 47.54
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| 198.91
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| [[gallium]]
| [[gallium|गैलियम]]
| 19.2
| 19.2
| 80.4
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| [[paraffin wax]] (C<sub>25</sub>H<sub>52</sub>)
| [[paraffin wax|पैराफिन]] वैक्स (C<sub>25</sub>H<sub>52</sub>)
| 47.8–52.6
| 47.8–52.6
| 200–220
| 200–220
|}
|}
ये मूल्य ज्यादातर [[सीआरसी प्रेस]] हैंडबुक ऑफ केमिस्ट्री एंड फिजिक्स, 62वें संस्करण से हैं। उपरोक्त तालिका में [[कैलोरी]]/जी और जे/जी के बीच रूपांतरण थर्मोकेमिकल कैलोरी (कैलोरी<sub>th</sub>) = इंटरनेशनल स्टीम टेबल कैलोरी के बजाय 4.184 जूल (कैलोरी<sub>INT</sub>) = 4.1868 जूल।
ये मूल्य ज्यादातर [[सीआरसी प्रेस]] हैंडबुक ऑफ केमिस्ट्री एंड फिजिक्स, 62वें संस्करण से हैं। उपरोक्त तालिका में [[कैलोरी]]/जी और जे/जी के बीच रूपांतरण थर्मोकेमिकल कैलोरी (cal<sub>th</sub>) = इंटरनेशनल स्टीम टेबल कैलोरी के बजाय 4.184 जूल (cal<sub>INT</sub>) = 4.1868 जूल।


== उदाहरण ==
== उदाहरण ==
{{bulleted list
{{bulleted list
|1= To heat 1&nbsp;kg of liquid water from 0&nbsp;°C to 20&nbsp;°C requires 83.6&nbsp;kJ (see below). However, heating 0&nbsp;°C ice to 20&nbsp;°C requires additional energy to melt the ice. We can treat these two processes independently; thus, to heat 1&nbsp;kg of ice from 273.15&nbsp;K to water at 293.15&nbsp;K (0&nbsp;°C to 20&nbsp;°C) requires:
|1= 1 किलो तरल पानी को 0 °C से 20 °C तक गर्म करने के लिए 83.6 kJ (नीचे देखें) की आवश्यकता होती है। हालाँकि, 0 °C बर्फ को 20 °C तक गर्म करने के लिए बर्फ को पिघलाने के लिए अतिरिक्त ऊर्जा की आवश्यकता होती है। हम इन दोनों प्रक्रियाओं का स्वतंत्र रूप से उपचार कर सकते हैं; इस प्रकार, 273.15 K से 1 किलो बर्फ को 293.15 K (0 °C से 20 °C) पर पानी में गर्म करने की आवश्यकता है:
:(1) 333.55&nbsp;J/g (heat of fusion of ice) = 333.55&nbsp;kJ/kg = 333.55&nbsp;kJ for 1&nbsp;kg of ice to melt, plus
(1) 333.55 जे / जी (बर्फ के संलयन की गर्मी) = 333.55 केजे / किग्रा = 1 किलो बर्फ के पिघलने के लिए 333.55 केजे, प्लस
:(2) 4.18&nbsp;J/(g⋅K) × 20&nbsp;K = 4.18&nbsp;kJ/(kg⋅K) × 20&nbsp;K = 83.6&nbsp;kJ for 1&nbsp;kg of water to increase in temperature by 20&nbsp;K
(2) 4.18 जे/(जी⋅के) × 20 के = 4.18 केजे/(किग्रा⋅के) × 20 के = 83.6 केजे 1 किलो पानी के लिए 20 के तापमान में वृद्धि के लिए
:(1 + 2) 333.55&nbsp;kJ + 83.6&nbsp;kJ = 417.15&nbsp;kJ for 1&nbsp;kg of ice to increase in temperature by 20&nbsp;K
(1 + 2) 333.55 kJ + 83.6 kJ = 417.15 kJ 1 किलो बर्फ के लिए तापमान में 20 K की वृद्धि
 
इन आंकड़ों से यह देखा जा सकता है कि 0 डिग्री सेल्सियस पर बर्फ का एक भाग 20 डिग्री सेल्सियस से 0 डिग्री सेल्सियस तक पानी के लगभग 4 भागों को ठंडा कर देगा।
From these figures it can be seen that one part ice at 0&nbsp;°C will cool almost exactly 4 parts water from 20&nbsp;°C to 0&nbsp;°C.
|2= सिलिकॉन की संलयन की ऊष्मा 50.21 kJ/mol होती है। 50 kW बिजली एक घंटे में लगभग 100 किलो सिलिकॉन को पिघलाने के लिए आवश्यक ऊर्जा की आपूर्ति कर सकती है:
|2= Silicon has a heat of fusion of 50.21&nbsp;kJ/mol. 50&nbsp;kW of power can supply the energy required to melt about 100&nbsp;kg of silicon in one hour<!--, after it is brought to the melting point temperature << ? -->:
50 kW = 50 kJ/s = 180 000 kJ/h
 
180 000 kJ /h × (1 mol Si)/ 50.21 kJ × 28 g Si /(mol Si) × 1 kg Si / 1 000 g Si = 100.4 kg/h
: 50&nbsp;kW = {{gaps|50|kJ/s}} = {{gaps|180|000|kJ/h}}
: {{gaps|180|000|kJ}}/h × (1&nbsp;mol Si)/{{gaps|50.21|kJ}} × {{gaps|28|g|Si}}/(mol Si) × {{gaps|1|kg|Si}}/{{gaps|1|000|g|Si}} = {{gaps|100.4|kg/h}}
}}
}}


== विलेयता भविष्यवाणी ==
== विलेयता भविष्यवाणी ==
संलयन की ऊष्मा का उपयोग तरल पदार्थों में ठोस पदार्थों की [[घुलनशीलता]] का अनुमान लगाने के लिए भी किया जा सकता है। बशर्ते एक [[आदर्श समाधान]] तिल अंश प्राप्त हो <math>(x_2)</math> संतृप्ति पर विलेय का संलयन की ऊष्मा का एक कार्य है, ठोस का गलनांक <math>(T_\text{fus})</math> और तापमान <math>(T)</math> समाधान का:
संगलन की ऊष्मा का उपयोग तरल पदार्थों में ठोस पदार्थों की विलेयता ([[घुलनशीलता]]) का अनुमान लगाने के लिए भी किया जा सकता है। बशर्ते एक [[आदर्श समाधान]] तिल अंश प्राप्त हो <math>(x_2)</math> संतृप्ति पर विलेय का संगलन की ऊष्मा का एक कार्य है, ठोस का गलनांक <math>(T_\text{fus})</math> और तापमान <math>(T)</math> समाधान का:


:<math>\ln x_2  = - \frac {\Delta H^\circ_\text{fus}}{R} \left(\frac{1}{T}- \frac{1}{T_\text{fus}}\right)</math>
:<math>\ln x_2  = - \frac {\Delta H^\circ_\text{fus}}{R} \left(\frac{1}{T}- \frac{1}{T_\text{fus}}\right)</math>
Line 108: Line 106:
:<math>\frac{0.0248 \times \frac{1000 ~\text{g L}^{-1}}{18.0153 ~\text{g mol}^{-1}}}{1-0.0248} \times 151.17 ~\text{g mol}^{-1} = 213.4 ~\text{g L}^{-1}</math>
:<math>\frac{0.0248 \times \frac{1000 ~\text{g L}^{-1}}{18.0153 ~\text{g mol}^{-1}}}{1-0.0248} \times 151.17 ~\text{g mol}^{-1} = 213.4 ~\text{g L}^{-1}</math>
जो 11% की वास्तविक घुलनशीलता (240 g/L) से विचलन है। यह त्रुटि तब कम हो सकती है जब एक अतिरिक्त ताप क्षमता पैरामीटर को ध्यान में रखा जाए।<ref>''Measurement and Prediction of Solubility of Paracetamol in Water-Isopropanol Solution. Part 2. Prediction'' H. Hojjati and S. Rohani Org. Process Res. Dev.; '''2006'''; 10(6) pp 1110–1118; (Article) {{doi|10.1021/op060074g}}</ref>
जो 11% की वास्तविक घुलनशीलता (240 g/L) से विचलन है। यह त्रुटि तब कम हो सकती है जब एक अतिरिक्त ताप क्षमता पैरामीटर को ध्यान में रखा जाए।<ref>''Measurement and Prediction of Solubility of Paracetamol in Water-Isopropanol Solution. Part 2. Prediction'' H. Hojjati and S. Rohani Org. Process Res. Dev.; '''2006'''; 10(6) pp 1110–1118; (Article) {{doi|10.1021/op060074g}}</ref>
=== प्रमाण ===
=== प्रमाण ===
[[रासायनिक संतुलन]] में विलयन और शुद्ध ठोस में विलेय की [[रासायनिक क्षमता]] समान होती है:
[[रासायनिक संतुलन]] में विलयन और शुद्ध ठोस में विलेय की [[रासायनिक क्षमता]] समान होती है:
Line 125: Line 121:


:<math> \Delta G^\circ_\text{fus}  = \mu^\circ_\text{liquid} -  \mu^\circ_\text{solid}\,</math>
:<math> \Delta G^\circ_\text{fus}  = \mu^\circ_\text{liquid} -  \mu^\circ_\text{solid}\,</math>
शुद्ध तरल और शुद्ध ठोस के बीच रासायनिक क्षमता में अंतर होने के कारण संलयन की गर्मी, यह इस प्रकार है
शुद्ध तरल और शुद्ध ठोस के बीच रासायनिक क्षमता में अंतर होने के कारण संगलन की गर्मी, यह इस प्रकार है


:<math>RT\ln X_2  = -\left(\Delta G^\circ_\text{fus}\right)\,</math>
:<math>RT\ln X_2  = -\left(\Delta G^\circ_\text{fus}\right)\,</math>
Line 143: Line 139:


:<math>\ln x_2  = - \frac {\Delta H^\circ_\text{fus}} {R}\left(\frac{1}{T}- \frac{1}{T_\text{fus}}\right)</math>
:<math>\ln x_2  = - \frac {\Delta H^\circ_\text{fus}} {R}\left(\frac{1}{T}- \frac{1}{T_\text{fus}}\right)</math>


== यह भी देखें ==
== यह भी देखें ==
Line 149: Line 144:
* ताप की गुंजाइश
* ताप की गुंजाइश
* [[शुद्ध पदार्थों के लिए थर्मोडायनामिक डेटाबेस]]
* [[शुद्ध पदार्थों के लिए थर्मोडायनामिक डेटाबेस]]
* [[जॉबबैक विधि]] (आण्विक संरचना से संलयन की गर्मी का अनुमान)
* [[जॉबबैक विधि]] (आण्विक संरचना से संगलन की गर्मी का अनुमान)
* अव्यक्त गर्मी
* अव्यक्त गर्मी
* [[जाली ऊर्जा]]
* [[जाली ऊर्जा]]
Line 165: Line 160:
{{Authority control}}
{{Authority control}}


{{DEFAULTSORT:Enthalpy Of Fusion}}[[Category: थर्मोडायनामिक गुण]] [[Category: तापीय धारिता]]
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[[Category:Wikipedia metatemplates|Enthalpy Of Fusion]]
[[Category:तापीय धारिता|Enthalpy Of Fusion]]
[[Category:थर्मोडायनामिक गुण|Enthalpy Of Fusion]]

Latest revision as of 15:12, 29 August 2023

A logशुद्ध तत्वों के लिए पिघलने और उबलने बनाम पिघलने और उबलने के तापीय धारियों का लॉग प्लॉट। तापमान को पिघलाने की एन्थैल्पी के बीच रैखिक संबंध को रिचर्ड के नियम के रूप में जाना जाता है। ट्राउटन के नियम का प्रदर्शन करते हुए शुद्ध तत्वों बनाम संक्रमण के तापमान के लिए पिघलने और उबलने की एन्थैल्पी

ऊष्मप्रवैगिकी में, रासायनिक पदार्थ के संगलन की तापीय धारिता, जिसे संगलन की (अव्यक्त) गर्मी के रूप में भी जाना जाता है, और एन्थैल्पी में परिवर्तन होता है, जिसके परिणामस्वरूप पदार्थ की एक विशिष्ट मात्रा में ऊर्जा प्रदान करने के परिणामस्वरूप पदार्थ की स्थिति को बदलने के लिए गर्मी होती है। आइसोबैरिक प्रक्रिया में ठोस पदार्थ से तरल पदार्थ में परिवर्तन होता है।

यह एक मोल ठोस को द्रव में बदलने के लिए आवश्यक ऊर्जा की मात्रा है। उदाहरण के लिए, जब 1 किलो बर्फ (0 डिग्री C पर) पिघलती है [[c:File:Phase_diagram_of_water.svg|दबावों की विस्तृत श्रृंखला), 333.55 kJ ऊर्जा बिना किसी तापमान परिवर्तन के अवशोषित होती है। जमने की ऊष्मा (जब कोई पदार्थ जमता है) बराबर और विपरीत होती है।

इस ऊर्जा में परिवेश के दबाव के खिलाफ अपने पर्यावरण को विस्थापित करके मात्रा में किसी भी संबद्ध परिवर्तन के लिए जगह बनाने के लिए आवश्यक योगदान सम्मिलित है। जिस तापमान पर चरण संक्रमण होता है वह संदर्भ के अनुसार गलनांक या हिमांक होता है। परिपाटी के अनुसार, दबाव माना जाता है 1 atm (101.325 kPa) जब तक अन्यथा निर्दिष्ट न किया जाये।

सिंहावलोकन

संगलन की 'एन्थैल्पी' एक संगलन गुप्त ऊष्मा है, क्योंकि पिघलने के दौरान वायुमंडलीय दबाव पर पदार्थ को ठोस से तरल में बदलने के लिए आवश्यक ऊष्मा ऊर्जा संगलन की गुप्त ऊष्मा होती है, क्योंकि प्रक्रिया के दौरान तापमान स्थिर रहता है। संगलन की गुप्त ऊष्मा किसी पदार्थ की किसी भी मात्रा के पिघलने पर होने वाला एन्थैल्पी परिवर्तन है। जब संगलन की ऊष्मा को द्रव्यमान की एक इकाई के रूप में संदर्भित किया जाता है, तो इसे सामान्यतः संगलन की विशिष्ट ऊष्मा कहा जाता है, जबकि संगलन की मोलर ऊष्मा मोल (इकाई) में पदार्थ की प्रति मात्रा में परिवर्तन को संदर्भित करती है।

ठोस चरण की तुलना में तरल चरण में उच्च आंतरिक ऊर्जा होती है। इसका मतलब यह है कि किसी ठोस को पिघलाने के लिए उसे ऊर्जा की आपूर्ति की जानी चाहिए और जब वह जमता है तो तरल से ऊर्जा निकलती है, क्योंकि तरल में अणु निर्बल अंतर-आणविक बलों का अनुभव करते हैं और इसलिए उच्च संभावित ऊर्जा (एक प्रकार की बंधन-पृथक्करण ऊर्जा) होती है। अंतराआण्विक बल के लिए)।

जब तरल पानी को ठंडा किया जाता है, तो इसका तापमान लगातार गिरता जाता है जब तक कि यह 0 डिग्री सेल्सियस पर हिमांक बिंदु की रेखा से ठीक नीचे नहीं गिर जाता। तापमान तब हिमांक पर स्थिर रहता है जबकि पानी क्रिस्टलीकृत हो जाता है। एक बार जब पानी पूरी तरह से जम जाता है तो उसका तापमान गिरता रहता है।

संगलन की तापीय धारिता लगभग हमेशा एक धनात्मक मात्रा होती है; हीलियम एकमात्र ज्ञात अपवाद है।[1] हीलियम-4 में 0.3 K से कम तापमान पर संगलन की ऋणात्मक एन्थैल्पी होती है। 0.77 K (−272.380 °C). इसका मतलब यह है कि, उचित स्थिर दबावों पर, ये पदार्थ गर्मी के अतिरिक्त जम जाते हैं।[2] 4He (हीलियम) के मामले में वह, यह दबाव सीमा 24.992 और के बीच है 25.00 atm (2,533 kPa).[3]

अवधि तीन के संगलन का मानक एन्थैल्पी परिवर्तन
तत्वों की आवर्त सारणी की अवधि दो के संगलन का मानक एन्थैल्पी परिवर्तन
पदार्थ संगलन ऊष्मा
(cal/g) (J/g)
पानी 79.72 333.55
मीथेन 13.96 58.99
प्रोपेन 19.11 79.96
ग्लिसरॉल 47.95 200.62
फॉर्मिक अम्ल 66.05 276.35
एसीटिक अम्ल 45.90 192.09
एसीटोन 23.42 97.99
बेंजीन 30.45 127.40
म्यरिस्टिक अम्ल 47.49 198.70
पामिटिक अम्ल 39.18 163.93
सोडियम एसिटेट 63–69 264–289[4]
स्टिऐरिक अम्ल 47.54 198.91
गैलियम 19.2 80.4
पैराफिन वैक्स (C25H52) 47.8–52.6 200–220

ये मूल्य ज्यादातर सीआरसी प्रेस हैंडबुक ऑफ केमिस्ट्री एंड फिजिक्स, 62वें संस्करण से हैं। उपरोक्त तालिका में कैलोरी/जी और जे/जी के बीच रूपांतरण थर्मोकेमिकल कैलोरी (calth) = इंटरनेशनल स्टीम टेबल कैलोरी के बजाय 4.184 जूल (calINT) = 4.1868 जूल।

उदाहरण

  • 1 किलो तरल पानी को 0 °C से 20 °C तक गर्म करने के लिए 83.6 kJ (नीचे देखें) की आवश्यकता होती है। हालाँकि, 0 °C बर्फ को 20 °C तक गर्म करने के लिए बर्फ को पिघलाने के लिए अतिरिक्त ऊर्जा की आवश्यकता होती है। हम इन दोनों प्रक्रियाओं का स्वतंत्र रूप से उपचार कर सकते हैं; इस प्रकार, 273.15 K से 1 किलो बर्फ को 293.15 K (0 °C से 20 °C) पर पानी में गर्म करने की आवश्यकता है:

    (1) 333.55 जे / जी (बर्फ के संलयन की गर्मी) = 333.55 केजे / किग्रा = 1 किलो बर्फ के पिघलने के लिए 333.55 केजे, प्लस (2) 4.18 जे/(जी⋅के) × 20 के = 4.18 केजे/(किग्रा⋅के) × 20 के = 83.6 केजे 1 किलो पानी के लिए 20 के तापमान में वृद्धि के लिए (1 + 2) 333.55 kJ + 83.6 kJ = 417.15 kJ 1 किलो बर्फ के लिए तापमान में 20 K की वृद्धि

    इन आंकड़ों से यह देखा जा सकता है कि 0 डिग्री सेल्सियस पर बर्फ का एक भाग 20 डिग्री सेल्सियस से 0 डिग्री सेल्सियस तक पानी के लगभग 4 भागों को ठंडा कर देगा।
  • सिलिकॉन की संलयन की ऊष्मा 50.21 kJ/mol होती है। 50 kW बिजली एक घंटे में लगभग 100 किलो सिलिकॉन को पिघलाने के लिए आवश्यक ऊर्जा की आपूर्ति कर सकती है: 50 kW = 50 kJ/s = 180 000 kJ/h 180 000 kJ /h × (1 mol Si)/ 50.21 kJ × 28 g Si /(mol Si) × 1 kg Si / 1 000 g Si = 100.4 kg/h

विलेयता भविष्यवाणी

संगलन की ऊष्मा का उपयोग तरल पदार्थों में ठोस पदार्थों की विलेयता (घुलनशीलता) का अनुमान लगाने के लिए भी किया जा सकता है। बशर्ते एक आदर्श समाधान तिल अंश प्राप्त हो संतृप्ति पर विलेय का संगलन की ऊष्मा का एक कार्य है, ठोस का गलनांक और तापमान समाधान का:

यहाँ, गैस नियतांक है। उदाहरण के लिए, 298 केल्विन (इकाइयां) पर पानी में खुमारी भगाने की घुलनशीलता का अनुमान लगाया गया है:

चूंकि पानी और पेरासिटामोल का दाढ़ द्रव्यमान है 18.0153gmol−1 और 151.17gmol−1 और विलयन का घनत्व है 1000gL−1, ग्राम प्रति लीटर में घुलनशीलता का अनुमान है:

जो 11% की वास्तविक घुलनशीलता (240 g/L) से विचलन है। यह त्रुटि तब कम हो सकती है जब एक अतिरिक्त ताप क्षमता पैरामीटर को ध्यान में रखा जाए।[5]

प्रमाण

रासायनिक संतुलन में विलयन और शुद्ध ठोस में विलेय की रासायनिक क्षमता समान होती है:

या

साथ गैस स्थिर और तापमान।

पुनर्व्यवस्थित करता है:

और तबसे

शुद्ध तरल और शुद्ध ठोस के बीच रासायनिक क्षमता में अंतर होने के कारण संगलन की गर्मी, यह इस प्रकार है

गिब्स-हेल्महोल्ट्ज़ समीकरण का अनुप्रयोग:

अंततः देता है:

या:

और अभिन्न के साथ:

अंतिम परिणाम प्राप्त होता है:

यह भी देखें

टिप्पणियाँ

  1. ↑ Atkins & Jones 2008, p. 236.
  2. ↑ Ott & Boerio-Goates 2000, pp. 92–93.
  3. ↑ Hoffer, J. K.; Gardner, W. R.; Waterfield, C. G.; Phillips, N. E. (April 1976). "Thermodynamic properties of 4He. II. The bcc phase and the P-T and VT phase diagrams below 2 K". Journal of Low Temperature Physics. 23 (1): 63–102. Bibcode:1976JLTP...23...63H. doi:10.1007/BF00117245. S2CID 120473493.
  4. ↑ Ibrahim Dincer and Marc A. Rosen. Thermal Energy Storage: Systems and Applications, page 155
  5. ↑ Measurement and Prediction of Solubility of Paracetamol in Water-Isopropanol Solution. Part 2. Prediction H. Hojjati and S. Rohani Org. Process Res. Dev.; 2006; 10(6) pp 1110–1118; (Article) doi:10.1021/op060074g


संदर्भ

  • 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
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