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Enthalpy of Sublimation

1850
  • Germain Hess
Scientist measuring sublimation in a vintage laboratory, thermodynamics study.

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

The enthalpy of sublimation, [latex]\Delta H_{\text{sub}}[/latex], is the heat required to convert one mole of a substance from solid to gas at a given temperature and दबावहेस के नियम के अनुसार, चूंकि एन्थैल्पी एक अवस्था फलन है, इसलिए यह ऊर्जा परिवर्तन संलयन की एन्थैल्पी (ΔHfus) और वाष्पीकरण की एन्थैल्पी (ΔHvap) का योग है।

संबंध [latex]Delta H_{text{sub}} = Delta H_{text{fus}} + Delta H_{text{vap}}[/latex] ऊष्मा रसायन विज्ञान के एक मूलभूत सिद्धांत, हेस के स्थिर ऊष्मा योग के नियम का प्रत्यक्ष अनुप्रयोग है। यह नियम बताता है कि किसी रासायनिक या भौतिक प्रक्रिया के दौरान कुल एन्थैल्पी परिवर्तन, प्रक्रिया चाहे जो भी हो, समान रहता है, बशर्ते प्रारंभिक और अंतिम अवस्थाएँ समान हों। इस संदर्भ में, प्रारंभिक अवस्था ठोस अवस्था है और अंतिम अवस्था गैसीय अवस्था है। ठोस से गैसीय अवस्था में जाने के दो तरीके हो सकते हैं: एक सीधा एक-चरणीय मार्ग (ऊर्ध्वपातन) या दो-चरणीय मार्ग (ठोस को द्रव में पिघलाना, फिर द्रव को गैसीय में वाष्पीकृत करना)।

The enthalpy change for the direct path is the enthalpy of sublimation, [latex]\Delta H_{\text{sub}}[/latex]. The enthalpy change for the two-step path is the sum of the enthalpy of fusion ([latex]\Delta H_{\text{fus}}[/latex], for the solid-to-liquid transition) and the enthalpy of vaporization ([latex]\Delta H_{\text{vap}}[/latex], for the liquid-to-gas transition). Since the initial and final states are identical for both pathways, Hess’s Law dictates that their total enthalpy changes must be equal. This principle is incredibly useful because it allows for the calculation of an unknown enthalpy change from known values. For instance, if the enthalpies of fusion and vaporization are experimentally easier to measure than the enthalpy of sublimation, the latter can be calculated accurately. This data is crucial for chemical engineers and physicists in designing processes and modeling physical phenomena where sublimation is a key factor, such as in material deposition, cryogenics, और astrophysics.

UNESCO Nomenclature: 2210
ऊष्मागतिकी

Type

भौतिक नियम

व्यवधान

मूलभूत

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • एंटोइन लावॉइसियर और पियरे-साइमन लाप्लास का कैलोरीमेट्री और रासायनिक प्रतिक्रियाओं में ऊष्मा परिवर्तन पर किया गया कार्य।
  • the development of the concept of enthalpy (heat content)
  • द पहला नियम ऊष्मागतिकी का (ऊर्जा संरक्षण)

आवेदन

  • calculating energy requirements for industrial freeze-drying processes
  • modeling the ablation of heat shields on spacecraft during atmospheric reentry
  • predicting the behavior of comets as they approach the sun
  • designing chemical purification apparatus based on sublimation
  • thermodynamic पदार्थ विज्ञान के लिए डेटाबेस विकास

पेटेंट:

NA

संभावित नवाचार विचार

  • developing novel refrigerants that use the sublimation-deposition cycle for high-efficiency cooling
  • creating self-regulating temperature buffers for sensitive cargo using materials with a specific enthalpy of sublimation
  • designing atmospheric कार्बन कैप्चर systems that freeze co2 and then sublime it for collection
  • formulating energetic materials for rocket propulsion that sublime before combustion for better mixing
  • engineering phase-change materials for ऊष्मीय ऊर्जा भंडारण that utilize the solid-gas transition
  • manufacturing biodegradable packaging that disintegrates via controlled sublimation
  • developing advanced fire suppressants that sublime into an inert gas, smothering flames without residue
  • creating artificial snow for indoor ski slopes with tailored sublimation rates for better texture
  • designing sublimating drones for covert surveillance that leave no physical trace after their mission
  • medical cryoablation tools that use sublimation for precise tissue removal
संबंधित विषय: ऊर्ध्वपातन की एन्थैल्पी, हेस का नियम, ऊष्मा रसायन, चरण संक्रमण, संलयन की एन्थैल्पी, वाष्पीकरण की एन्थैल्पी, अवस्था फलन, ऊष्मागतिकी, ऊर्ध्वपातन की ऊष्मा, ऊर्जा।

ऐतिहासिक संदर्भ

Demonstration of Joule heating in a vintage laboratory with electric appliances.

जूल तापन और विद्युत शक्ति

जूल तापन, या ओमिक तापन, वह घटना है जिसमें किसी चालक से विद्युत धारा प्रवाहित होने पर ऊष्मा उत्पन्न होती है। ऊष्मा उत्पादन की दर, या क्षयित शक्ति (P), जूल के प्रथम नियम, P = VI द्वारा दी जाती है। इसे ओम के नियम के साथ मिलाकर, शक्ति को P = I²R या P = V²R के रूप में व्यक्त किया जा सकता है।
Laboratory apparatus for measuring internal energy and enthalpy of a perfect gas in thermodynamics.

एक आदर्श गैस की आंतरिक ऊर्जा और एन्थैल्पी

एक आदर्श गैस के लिए, आंतरिक ऊर्जा (U) और एन्थैल्पी (H) केवल तापमान के फलन होते हैं। इनमें परिवर्तन निम्न द्वारा दिए जाते हैं: U = m c_v ΔT और H = m c_p ΔT, जहाँ c_v और c_p क्रमशः स्थिर आयतन और दाब पर विशिष्ट ऊष्माएँ हैं, और इन्हें स्थिर माना जाता है।
Researcher testing viscoelastic properties of synthetic polymer in a laboratory.

viscoelasticity

विस्कोइलास्टिसिटी पदार्थों का वह गुण है जो विरूपण के दौरान श्यान और प्रत्यास्थ दोनों विशेषताओं को प्रदर्शित करता है। शहद जैसे श्यान पदार्थ अपरूपण प्रवाह का प्रतिरोध करते हैं और तनाव लागू होने पर समय के साथ रैखिक रूप से विकृत होते हैं। रबर बैंड जैसे प्रत्यास्थ पदार्थ खींचने पर विकृत होते हैं और तनाव हटने पर शीघ्र ही अपनी मूल अवस्था में लौट आते हैं। विस्कोइलास्टिक पदार्थों में इन दोनों गुणों के तत्व मौजूद होते हैं।

Enthalpy of Sublimation

Engineers designing an efficient heat engine in a laboratory, illustrating thermodynamics applications.

ऊष्मागतिकी का दूसरा नियम

द्वितीय नियम एन्ट्रापी की अवधारणा प्रस्तुत करता है और स्वतःस्फूर्त प्रक्रियाओं की दिशा निर्धारित करता है। इसे कई तरह से व्यक्त किया जा सकता है, लेकिन इसका एक प्रमुख परिणाम यह है कि एक पृथक प्रणाली की कुल एन्ट्रापी समय के साथ कभी कम नहीं हो सकती। यह नियम 'समय की दिशा' की व्याख्या करता है और यह भी बताता है कि प्रक्रियाएँ अपरिवर्तनीय क्यों होती हैं, जैसे कि ऊष्मा का स्वतः गर्म वस्तु से ठंडी वस्तु की ओर प्रवाहित होना।
Laboratory scene illustrating thermodynamic experiments on the Perfect Gas Model.

The Perfect Gas Model

आदर्श गैस एक सैद्धांतिक गैस मॉडल है जिसमें अंतर-आणविक बलों को अनदेखा किया जाता है और विशिष्ट ऊष्मा धारिता (C_P और C_V) को तापमान के सापेक्ष स्थिर माना जाता है। इससे ऊष्मागतिकी गणनाएँ काफी सरल हो जाती हैं। यह आदर्श गैस का एक विशिष्ट मामला है, जहाँ विशिष्ट ऊष्माएँ तापमान के साथ बदल सकती हैं, जिससे यह एक अधिक सीमित मॉडल बन जाता है।
19th-century laboratory scene with Ludwig Boltzmann studying the Ideal Gas Law in statistical thermodynamics.

आदर्श गैस नियम (सांख्यिकीय रूप)

आदर्श गैस नियम का सांख्यिकीय यांत्रिकी सूत्रीकरण गैस के सूक्ष्म गुणों के संदर्भ में संबंध को व्यक्त करता है। यह दाब (P) और आयतन (V) को कणों की कुल संख्या (N) और निरपेक्ष तापमान (T) से बोल्ट्ज़मैन स्थिरांक (k_B) के माध्यम से संबंधित करता है: PV = Nk_BT।
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Solar panel installation demonstrating the photovoltaic effect in solid state physics.

फोटोवोल्टिक प्रभाव

फोटोवोल्टिक प्रभाव वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा प्रकाश के संपर्क में आने पर किसी पदार्थ में वोल्टेज और विद्युत धारा उत्पन्न होती है। यह एक भौतिक और रासायनिक घटना है। इसका एक सामान्य अनुप्रयोग सौर सेल है, जो सूर्य के प्रकाश को सीधे बिजली में परिवर्तित करने के लिए इस प्रभाव का उपयोग करता है। यह प्रभाव प्रकाश के फोटॉनों द्वारा इलेक्ट्रॉनों को ऊर्जा की उच्च अवस्था में उत्तेजित करने पर आधारित है।
19th century laboratory with thermodynamic instruments and Mayer's relation equations.

मेयर का संबंध (ऊष्मगतिकी)

मेयर का संबंध आदर्श गैस की विशिष्ट ऊष्माओं को विशिष्ट गैस स्थिरांक (R_s) से जोड़ता है। यह संबंध है: c_p - c_v = R_s। मोलर विशिष्ट ऊष्माओं (C_p और C_v) के लिए, संबंध है: C_p - C_v = R, जहाँ R सार्वभौमिक गैस स्थिरांक है। इससे यह स्पष्ट होता है कि c_p हमेशा c_v से अधिक होता है।
19th-century laboratory with physicists studying energy conservation principles.

ऊर्जा संरक्षण

एक मूलभूत सिद्धांत यह बताता है कि पृथक प्रणालियों की कुल ऊर्जा समय के साथ स्थिर रहती है। ऊर्जा न तो सृजित की जा सकती है और न ही नष्ट की जा सकती है, इसे केवल एक रूप से दूसरे रूप में रूपांतरित किया जा सकता है, जैसे कि स्थितिज ऊर्जा से गतिज ऊर्जा में। शास्त्रीय यांत्रिकी में, केवल संरक्षी बलों वाली प्रणालियों के लिए, कुल यांत्रिक ऊर्जा [latex]E = T + V[/latex] संरक्षित रहती है।
Laboratory setup for measuring viscosity of fluids at varying temperatures in thermodynamics.

श्यानता की तापमान पर निर्भरता

न्यूटन के नियमों के अनुसार, श्यानता तापमान और दाब पर निर्भर करती है, न कि अपरूपण दर पर। तरल पदार्थों में, तापमान बढ़ने पर श्यानता काफी कम हो जाती है क्योंकि अधिक ऊष्मीय ऊर्जा अणुओं को अंतर्आणविक संसंजक बलों को आसानी से पार करने में सक्षम बनाती है। इसके विपरीत, गैसों में, तापमान बढ़ने पर श्यानता बढ़ जाती है क्योंकि अधिक गति पर बार-बार होने वाली आणविक टक्करों के कारण अधिक संवेग स्थानांतरण होता है।
Laboratory experiment demonstrating the First Law of Thermodynamics with a heat engine setup.

First Law of Thermodynamics

प्रथम नियम ऊर्जा संरक्षण का सिद्धांत है। यह बताता है कि किसी बंद प्रणाली की आंतरिक ऊर्जा (ΔU) में परिवर्तन, प्रणाली को दी गई ऊष्मा (Q) में से प्रणाली द्वारा अपने परिवेश पर किए गए कार्य (W) को घटाने के बराबर होता है। इसका मूल समीकरण है: ΔU = Q - W। यह नियम ऊष्मा, कार्य और आंतरिक ऊर्जा को आपस में जोड़ता है और ऊष्मा को ऊर्जा स्थानांतरण के एक रूप के रूप में स्थापित करता है।
Chemist conducting experiments with catalysts in a vintage laboratory setting, 1850.

रासायनिक संतुलन पर उत्प्रेरक

उत्प्रेरक कम सक्रियण ऊर्जा वाला एक वैकल्पिक अभिक्रिया मार्ग प्रदान करके अग्र और पश्च दोनों अभिक्रियाओं की दर को समान रूप से बढ़ाता है। उत्प्रेरक किसी प्रणाली को संतुलन तक बहुत तेजी से पहुंचने में सक्षम बनाता है, लेकिन यह संतुलन की स्थिति को नहीं बदलता है। अभिकारकों और उत्पादों की संतुलन सांद्रता और संतुलन स्थिरांक K का मान अपरिवर्तित रहता है।
19th-century chemist measuring gas volumes illustrating the Ideal Gas Law in thermodynamics.

आदर्श गैस नियम (मोलर रूप)

आदर्श गैस नियम एक काल्पनिक आदर्श गैस के लिए अवस्था समीकरण है, जो विभिन्न परिस्थितियों में कई गैसों के व्यवहार का अनुमान लगाता है। मोलर रूप दाब (P), आयतन (V), मोल में पदार्थ की मात्रा (n) और परम तापमान (T) को सार्वभौमिक गैस स्थिरांक (R) के माध्यम से संबंधित करता है: PV = nRT।
Laboratory apparatus for measuring vapor pressure and temperature in thermodynamics.

क्लॉसियस-क्लैपेयरॉन संबंध

क्लॉसियस-क्लैपेयरॉन संबंध किसी पदार्थ के अवस्था परिवर्तन (जैसे द्रव और वाष्प) के दौरान दाब और तापमान के बीच संबंध को दर्शाता है। जल वाष्प के लिए, यह दर्शाता है कि संतृप्त वाष्प दाब तापमान के साथ घातीय रूप से बढ़ता है। इसका अनुमानित रूप [latex]frac{dp}{dT} = frac{L}{T(V_v - V_l)} approx frac{L p}{R_v T^2}[/latex] है, जहाँ L गुप्त ऊष्मा है।

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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