„Verdampfungsenthalpie“ – Versionsunterschied
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Acky69 (Diskussion | Beiträge) K →Verschiebungsarbeit im isobaren Fall: zus. Infos, zus. Links, übersichtlicher | |||
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[[Datei:Mist spraying-smple type1.jpg|mini|Sprühnebel-Gebläse werden zur Kühlung der Luft in öffentlichen Räumen genutzt. Die zum Verdunsten der Wassertropfen benötigte Verdampfungsenthalpie wird der Umgebungsluft entzogen, die sich dadurch abkühlt.]] | |||
Die '''Verdampfungswärme''' bzw. '''Verdampfungsenergie''' ΔQ<sub>v</sub> ist die [[Wärmemenge]], die benötigt wird, um eine bestimmte Menge einer Flüssigkeit vom [[flüssig]]en in den [[gas]]förmigen [[Aggregatzustand]] zu bringen ''([[Verdampfen]])'', ohne dass sich die Temperatur ändert. Die meist recht hohe Wärmemenge ist Grundlage für die [[Siedekühlung]] thermisch belasteter Bauelemente. | |||
Die '''Verdampfungsenthalpie''' ''ΔH<sub>v</sub>'', nicht-fachsprachlich auch '''Verdampfungswärme''', im Zusammenhang mit [[Verdunstung]] umgangssprachlich '''Verdunstungskälte''' genannt, ist diejenige Energie, die benötigt wird, um eine bestimmte Menge einer Flüssigkeit zu [[verdampfen]], also vom [[flüssig]]en in den [[gas]]förmigen [[Aggregatzustand]] zu überführen. Die [[Kondensation]] (Verflüssigung) als Umkehrung der Verdampfung setzt denselben Betrag an Energie wieder als '''Kondensationsenthalpie''' (früher auch als '''Kondensationswärme''' oder '''latente Wärme''' bezeichnet) frei. | |||
Beim umgekehrten Prozess ''([[Kondensation]])'' wird genau diese Wärmemenge wieder als '''Kondensationswärme''' frei. Bei [[Verdunstung]] spricht man von '''Verdunstungswärme'''. | |||
Die Energie kann dem System in Form von [[Wärme]] und/oder [[Arbeit (Physik)|Arbeit]] zugeführt werden. Im [[Offenes System|offenen System]] ist die Verdampfung [[Isotherme Zustandsänderung|isotherm]] und [[Isobare Zustandsänderung|isobar]], während das Volumen des Stoffs zunimmt. Die Verdampfungsenthalpie ist ein wichtiger Stoffwert in der [[Dampfdruckkurve]]. Sie nimmt mit zunehmendem Druck und zunehmender Temperatur ab und wird am sogenannten „[[Kritischer Punkt (Thermodynamik)|Kritischen Punkt]]“ zu Null. Technisch wird die Verdampfungsenthalpie z. B. zur Kühlung [[#Anwendungen|angewendet]]. | |||
Die '''Verdampfungswärme''' ist ein wichtiger Kennwert in der [[Siedepunktskurve]]. | |||
== Abtrennarbeit == | == Abtrennarbeit == | ||
Für den Übergang vom flüssigen in den gasförmigen Zustand muss – auch falls sich die Flüssigkeit schon am Siedepunkt befindet – Energie zugeführt werden. Diese Abtrennarbeit dient zur Überwindung der [[Chemische Bindung|Anziehungskräfte]] zwischen den [[Molekül|Flüssigkeitsteilchen]]. Dabei geht die aufgewandte Energie aufgrund des [[Energieerhaltungssatz]]es nicht verloren, sondern wird zu einem Teil der im Gas enthaltenen [[Innere Energie|inneren Energie]] ''U''. | |||
Für den Übergang vom flüssigen in den gasförmigen Aggregatzustand muss – auch falls sich die Flüssigkeit schon am Siedepunkt befindet – Energie in Form von Wärme und/oder Arbeit zugeführt werden. Diese Abtrennarbeit dient zur Überwindung der [[Chemische Bindung|Anziehungskräfte]] zwischen den [[Molekül|Flüssigkeitsteilchen]]. Dabei geht die zugeführte Energie aufgrund des [[Energieerhaltungssatz]]es nicht verloren, sondern wird zu einem Teil der im Gas gespeicherten und bei der Kondensation wieder frei werdenden Energie. | |||
Bei verflüssigten [[Edelgase]]n ist die Abtrennarbeit am kleinsten, da nur [[Van-der-Waals-Kräfte]] überwunden werden müssen, bei anderen Flüssigkeiten kommen [[Elektrisches Dipolmoment|Dipolmoment]] oder [[Wasserstoffbrückenbindung]] hinzu. Noch höher ist die Verdampfungswärme bei den Metallen (starke [[metallische Bindung]]) und am höchsten bei den [[Salze]]n wegen der vergleichsweise extrem starken [[Ionische Bindung|Ionenbindung]]. | |||
[[Datei:Sdp2.png|thumb|350px|right|Gleichgewichtsänderung am Beispiel des Wassers]] | |||
Bei verflüssigten [[Edelgase]]n ist die Abtrennarbeit am kleinsten, da nur [[Van-der-Waals-Kräfte]] überwunden werden müssen, bei anderen Flüssigkeiten kommen [[Elektrisches Dipolmoment|Dipolmoment]] oder [[Wasserstoffbrückenbindung]] hinzu. Noch größer ist die Verdampfungsenthalpie bei den Metallen (starke [[metallische Bindung]]) und am größten bei den [[Salze]]n wegen deren sehr starker [[Ionische Bindung|Ionenbindung]]. | |||
Beispiel: Um ein Kilogramm Wasser bei 100 °C und 1013 mbar zu verdampfen, ist die Abtrennarbeit ''ΔU'' = 2088 kJ aufzuwenden. Die Abtrennarbeit ist für Wasser wegen der [[Wasserstoffbrückenbindung]]en zwischen den Wassermolekülen relativ hoch. | |||
[[Datei:Wasserkurve.svg|mini|350px|Gleichgewichtsänderung am Beispiel des Wassers]] | |||
Beispiel: Um ein Kilogramm Wasser bei 100 °C und 1013 mbar zu verdampfen, ist die Abtrennarbeit ''ΔW'' = 2088 kJ aufzuwenden. Dieser vergleichsweise hohe Wert resultiert aus den [[Wasserstoffbrückenbindung]]en zwischen den Wassermolekülen im flüssigen Aggregatzustand. | |||
== Verschiebungsarbeit im isobaren Fall == | == Verschiebungsarbeit im isobaren Fall == | ||
Außerdem hängt der Betrag der zuzuführenden | Außerdem hängt der Betrag der zuzuführenden Verdampfungsenthalpie von den Prozessbedingungen ab. Geschieht die Verdampfung oder Verdunstung [[Isobare Zustandsänderung|isobar]] bei konstantem Druck ''p'', wie es oft der Fall ist, so muss das entstehende Gas, um sich vom Flüssigkeitsvolumen ''V<sub>F</sub>'' auf das Gasvolumen ''V<sub>G</sub>'' auszudehnen, gegen den äußeren Druck ''p'' die [[Verschiebungsarbeit]] {{nowrap|1=''p·(V<sub>G</sub>-V<sub>F</sub>) = p ΔV''}} leisten. Die zugeführte Energie wird also sowohl für Abtrennarbeit als auch für Verschiebungsarbeit verbraucht: {{nowrap|1=''ΔH<sub>v</sub> = ΔU + p·ΔV''}} (Erläuterung der Formelzeichen im folgenden Kapitel). | ||
Beispiel: Bei 1013 mbar ([[Normaldruck]]) und 100 °C ([[Siedepunkt]] bei Normaldruck) hat ein Kilogramm Wasser | |||
Beispiel: Bei 100 °C und 1013 mbar hat ein Kilogramm Wasser im flüssigen Zustand ein Volumen von 1,04 dm<sup>3</sup> und im gasförmigen Zustand ein Volumen von 1,673 m<sup>3</sup>. Die Wasser-Konzentration in der Gasphase beträgt bei 100 °C dann 598 g/m³. (siehe Dampfdruckkurve) | |||
* im flüssigen Zustand ein Volumen von 1,04 dm<sup>3</sup> = 0,00104 m<sup>3</sup> | |||
* im gasförmigen Zustand ein Volumen von 1,673 m<sup>3</sup>; dies entspricht einer Wasser-Konzentration bzw. [[Dichte]] der Gasphase bzw. des [[Wasserdampf]]es von {{nowrap|598 g/m<sup>3</sup>}} (siehe [[Dampfdruckkurve]]). | |||
Die Volumenzunahme beim Verdampfen beträgt also 1,672 m<sup>3</sup> und die bei der Ausdehnung gegen den äußeren Luftdruck geleistete Verschiebungsarbeit 169 kJ. Die unter isobaren Verhältnissen bei 100 °C und 1013 mbar pro kg Wasser zuzuführende Verdampfungsenthalpie beträgt daher ''ΔH<sub>v</sub> = ΔU + p·ΔV'' = 2088 kJ + 169 kJ = 2257 kJ = 2,257 MJ. | |||
[[Datei:Feuchte_Luft.png|thumb|420px|Die [[Sättigung (Physik)|Sättigungsmenge]] von [[Wasserdampf]] in [[Luft]] in Funktion der [[Temperatur]].]] | |||
Die Volumenzunahme beim Verdampfen beträgt also 1,672 m<sup>3</sup> und die bei der Ausdehnung gegen den äußeren Luftdruck geleistete Verschiebungsarbeit 169 kJ. Die unter isobaren Verhältnissen bei 100 °C und 1013 mbar pro kg Wasser zuzuführende Verdampfungswärme beträgt daher ''ΔQ<sub>v</sub> = ΔU + p·ΔV'' = 2088 kJ + 169 kJ = 2257 kJ/kg = '''2,26 MJ/kg'''. | |||
Unter anderen Bedingungen, wie z.B. Verdampfen ins Vakuum, Verdampfen bei konstantem Volumen usw. gelten andere Gesetzmäßigkeiten. | Unter anderen Bedingungen, wie z. B. Verdampfen ins Vakuum, Verdampfen bei konstantem Volumen usw. gelten andere Gesetzmäßigkeiten. | ||
== Zugehörige thermodynamische Größen == | |||
== Verdampfungswärme und Verdampfungsenthalpie == | |||
<!--Dieser Abschnitt hier passt: Das Kapitel in Enthalpie verweist ausdrücklich mit "nähere Erläuterungen siehe" hierher --> | |||
Die aus den [[Zustandsgröße]]n ''U'', ''p'' und ''V'' gebildete Zustandsgröße ''H = U + p·V'' heißt [[Enthalpie]]. Ändern sich ''U'', ''p'' und ''V'' um die Beträge ''ΔU'', ''Δp'' und ''ΔV'', so ändert sich H um den Betrag ''ΔH = ΔU + V·Δp + p·ΔV''. Bleibt der Druck, wie im hier betrachteten Fall, konstant, so ist ''ΔH = ΔU + p·ΔV''. | |||
<!--Dieser Abschnitt hier passt: Das Kapitel in Enthalpie verweist ausdrücklich mit "nähere Erläuterungen siehe" hierher --> | |||
Im isobaren Fall ist die zugeführte und auf Abtrenn- sowie Verschiebungsarbeit verteilte Energie ''ΔQ<sub>v</sub> = ΔU + p·ΔV'' also gleich der Enthalpieänderung des Systems | |||
;[[Zustandsgröße|Zustands-]] und [[Prozessgröße]]n: | |||
:[[Enthalpie]] ''H'', Verdampfungsenthalpie ''ΔH<sub>v</sub>'' | |||
:Druck ''p'', Flüssigkeitsvolumen ''V<sub>F</sub>'', Gasvolumen ''V<sub>G</sub>'' | |||
:[[Verschiebungsarbeit]] ''(W =) p ΔV'', [[Volumenänderungsarbeit]] ''W<sub>v</sub>'' | |||
:[[Innere Energie]] ''U'' | |||
Die aus den [[Zustandsgröße]]n <math>U</math>, <math>p</math> und <math>V</math> gebildete Zustandsgröße | |||
und wird dann auch [[Verdampfungsenthalpie]] ''ΔH<sub>v</sub>'' genannt. | |||
:<math>H = U + p\cdot V</math> | |||
heißt [[Enthalpie]]. Ändern sich <math>U</math>, <math>p</math> und <math>V</math> um die Beträge <math>\Delta U</math>, <math>\Delta p</math> und <math>\Delta V</math>, so ändert sich <math>H</math> um den Betrag | |||
:<math>\Delta H = \Delta U + V \cdot \Delta p + p\cdot \Delta V</math>. | |||
Bleibt der Druck, wie im hier betrachteten Fall, konstant, so ist | |||
:<math>\Delta H = \Delta U + p\cdot \Delta V</math>. | |||
In diesem isobaren Fall ist die zugeführte und auf Abtrenn- sowie [[Verschiebungsarbeit]] verteilte Energie | |||
:<math>Q_v = \Delta U + p\cdot\Delta V</math> | |||
also gleich der Enthalpieänderung des Systems | |||
:<math>Q_v = \Delta U + p\cdot\Delta V = \Delta H_v</math> | |||
und wird entsprechend '''Verdampfungsenthalpie''' ''ΔH<sub>v</sub>'' genannt. | |||
: | :Beispiel: die Verdampfungsenthalpie von 1 kg Wasser beträgt 2257 kJ (bei 100 °C). | ||
Zahlreiche alltägliche Verdampfungs- und Verdunstungsvorgänge finden im [[Offenes System|offenen System]] unter isobaren und isothermen Bedingungen statt, weil die betreffenden Systeme dem atmosphärischen Luftdruck ausgesetzt sind. | |||
Verwendung des Formelzeichens ''ΔQ<sub>v</sub>'' betont, dass die Energiezufuhr in Form von Wärme geschieht, Verwendung des Formelzeichens ''ΔH<sub>v</sub>'' betont, dass die Zustandsgröße Enthalpie des Systems verändert wird. | |||
[[Datei:Verdampfungsenthalpie Wasser+Methanol+Benzol+Aceton.png|mini|300px|Temperaturabhängigkeit der Verdampfungs­enthalpie von Wasser, [[Methanol]], [[Benzol]] und [[Aceton]]]] | |||
Die stoffspezifische Verdampfungsenthalpie hängt von der Temperatur, nicht dagegen vom äußeren Luftdruck ab. Tabellenwerte finden sich meist für die Siedetemperatur des Stoffes (Dampfdruck des Stoffs ist dann 1013 mbar). Die spezifische Verdampfungsenthalpie bezieht sich auf 1 kg (bzw. 1 g), die molare Verdampfungsenthalpie auf 1 mol des verdampfenden Stoffs. | |||
Zahlreiche alltägliche Verdampfungs- und Verdunstungsvorgänge finden unter isobaren Verhältnissen statt, weil die betreffenden Systeme dem atmosphärischen Luftdruck ausgesetzt sind. Die aufzuwendende Verdampfungswärme ist dann insbesondere eine Verdampfungsenthalpie und ist unter dieser Bezeichnung für viele Stoffe tabelliert. | |||
Für beliebige Temperaturen kann die molare Verdampfungsenthalpie über den gemessenen Dampfdruck (des zu destillierenden Stoffs) mit der Beziehung von [[Clausius-Clapeyron-Gleichung|Clausius-Clapeyron]] berechnet werden ([[Sättigungsdampfdruck]]). | |||
'''Temperaturen berechneter Verdampfungsenthalpie für Wasser''' | '''Temperaturen berechneter Verdampfungsenthalpie für Wasser''' | ||
{| class="wikitable" | {| class="wikitable" style="text-align:right;" | ||
|- bgcolor="#efefef" | |- bgcolor="#efefef" | ||
! | !Tempe-<br>ratur in<br>°C!! Verdampfungs-<br>enthalpie in<br>kJ mol<sup>−1</sup> !! Bemerkung | ||
|- | |- | ||
| 0 || 45,054 || | | {{0}}{{0}}0 || 45,054 || | ||
|- | |- | ||
| 25 || 43,990 || | | {{0}}25 || 43,990 || style="text-align:left;" | häufige Tabellierungstemperatur | ||
|- | |- | ||
| 40 || 43,350 || | | {{0}}40 || 43,350 || | ||
|- | |- | ||
| 60 || 42,482 || | | {{0}}60 || 42,482 || | ||
|- | |- | ||
| 80 || 41,585 | | {{0}}80 || 41,585 || | ||
|- | |- | ||
| 100 || 40,657 || [[Normalsiedepunkt]] | | 100 || 40,657 || style="text-align:left;" | [[Normalsiedepunkt]] | ||
|- | |- | ||
| | | 180 || 36,304 || style="text-align:left;" | 1 MPa (10 bar) Druck | ||
|- | |- | ||
| ≈ 374 || 0{{0|000}} || style="text-align:left;" | 22 MPa, kritischer Punkt | |||
| 140 || 38,643 || | |||
|- | |||
| 160 || 37,518 || | |||
|- | |||
| 180 || 36,304 || ca. 10 bar Wasserdampf | |||
|- | |||
| 200 || 34,962 || | |||
|- | |||
| 220 || 33,468 || | |||
|- | |||
| 240 || 31,809 || | |||
|- | |||
| 260 || 29,930 || | |||
|- | |||
| 280 || 27,795 || | |||
|- | |||
| 300 || 25,300 || | |||
|- | |||
| 320 || 22,297 || | |||
|- | |||
| 340 || 18,502 || | |||
|- | |||
| 360 || 12,966 || | |||
|- | |||
| 374 || 2,067 || annähernd kritische Temperatur | |||
|} | |} | ||
Die ''molare Verdampfungsenthalpie'' (in | Die ''molare Verdampfungsenthalpie'' (in kJ/mol) kann in die ''spezifische Verdampfungsenthalpie'' (in kJ/g) umgerechnet werden, indem man sie durch die molare Masse (hier: 18,02 g/mol für Wasser) teilt. | ||
Die molare Verdampfungsenthalpie kann im Temperaturbereich 273 | Die molare Verdampfungsenthalpie von Wasser kann im Temperaturbereich von 273 bis 473 K (0 bis 200 °C) durch folgende empirische Formel berechnet werden: | ||
:<math>H_v = \left(50{,}09 - 0{,}9298 \cdot \frac{T}{1000} - 65{,}19 \cdot \left(\frac{T}{1000}\right)^2\right)\mathrm{\frac{kJ}{mol}}.</math> | |||
== Kondensationsenthalpie == | |||
berechnet werden. | |||
[[Kondensation|Kondensiert]] das Gas unter denselben Bedingungen wieder, so wird die zum Verdampfen aufgewandte Verdampfungsenthalpie in Form der betragsmäßig identischen ''Kondensationsenthalpie'' auch wieder frei. Man spricht dann umgangssprachlich davon, dass diese Energie in Form nicht fühlbarer ''Latentwärme'' im Gas gespeichert gewesen sei. Dabei handelt es sich jedoch nicht um [[thermische Energie]], sondern um diejenige Energie (Abtrenn- und Verschiebungsarbeit), die bei der Verflüssigung durch die Abnahme des Volumens wieder frei wird. | |||
== | == Sublimationsenthalpie == | ||
Bei der [[Sublimation (Physik)|Sublimation]] ([[Phasenumwandlung]] von fest nach gasförmig) spricht man von [[Sublimationsenthalpie]], die zusätzlich zur Verdampfungsenthalpie auch die [[Schmelzenthalpie]] des Stoffes beinhaltet. Auch Wassereis kann sublimieren, daher trocknet Wäsche auch bei Temperaturen unter 0 °C. | |||
[[Kondensation|Kondensiert]] das Gas unter denselben Bedingungen wieder, so wird die zum Verdampfen aufgewandte Verdampfungswärme in Form der betragsmäßig identischen [[Kondensationsenthalpie|Kondensationswärme]] auch wieder frei. Man spricht dann anschaulich davon, dass diese Energie in Form nicht fühlbarer ''Latentwärme'' im Gas gespeichert gewesen sei. Diese Ausdrucksweise ist jedoch irreführend, da die Verdampfungswärme beim Verdampfen zum Teil in innere Energie überführt und zum Teil als mechanische Arbeit an die Umgebung abgegeben wird. Bei keiner dieser Energieformen handelt es sich um [[Wärmeenergie|Wärme]]. | |||
== | == Anwendungen == | ||
[[Datei:Handtuchhalter nass thermal.jpg|mini|Verdunstungskälte eines teilweise nassen Handtuchs mit der Wärmebildkamera gesehen]] | |||
Bei Substanzen, die [[Sublimation (Physik)|sublimieren]] ([[Phasenumwandlung]] von fest nach gasförmig, Beispiel: [[Iod]]), spricht man von einer ''[[Sublimationswärme]]'', welche zusätzlich zur Verdampfungswärme auch die [[Schmelzwärme]] des Stoffes berücksichtigt. | |||
Die Verdampfungsenthalpie wird vor allem zum Wärmetransport genutzt. | |||
* [[Siedekühlung]] | |||
== Verdunstungswärme == | |||
* Funktionsgrundlage des [[Kühlturm]]s („Rieselkühler“) | |||
Verdampft eine Flüssigkeit in die Gasphase eines anderen Stoffes infolge der Unterschreitung ihres [[Sättigungsdampfdruck]]es in dieser Gasphase, so spricht man von [[Verdunstung]] statt Verdampfung, z. B. bei Wasser im [[Gemisch|Gasgemisch]] der [[Luft]]. Eine Verdunstung findet auch statt, wenn keine Verdunstungswärme von außen zugeführt wird, da sie von der mit dem Verdunsten der Moleküle verbundenen [[Entropie (Thermodynamik)|Entropieerhöhung]] angetrieben wird. Die Verdampfungswärme wird dann der Flüssigkeit entzogen, weshalb man den Vorgang selbst auch ''Verdunstungskühlung'' nennt. | |||
* stromlos betreibbare „Verdunstungs-Kühlschränke“<ref>[http://www.abcde-institute.org/verdunstungs-kuehlschrank.html Verdunstungskühlschrank]</ref> | |||
* die Kühlung beispielsweise des menschlichen Körpers durch [[Schweiß|Schwitzen]]. | |||
Die Flüssigkeitskühlung durch Verdunstung ist z. B. die Funktionsgrundlage eines [[Kühlturm]]s. Bei einem weitverbreiteten Typ wird (erwärmtes) Kühlwasser von oben in den Kühlturm eingespeist. Tennisballgroße Keramikfüllkörper im Kühlturm erzeugen eine große Oberfläche, über die das Wasser nach unten in ein Auffangbecken "rieselt". Vor Erreichen des Auffangbeckens blasen große Ventilatoren von unten Umgebungsluft in den Kühlturm. | |||
* [[Kältemaschine]]/[[Wärmepumpe]]: die Verdampfungsenthalpie wird an der (zu) kühlenden Seite aufgenommen (Verdampfer) und an der (zu) heizenden Seite abgegeben (Kondensation). | |||
Dabei werden erhebliche Wassermengen verdampft und das Kühlwasser abgekühlt. Die Hauptmenge der notwendigen Verdampfungswärme stammt aus dem zulaufenden erwärmten Kühlwasser, nur eine geringe Teilmenge wird extern über elektrische Energie der Lüftermotoren und Außenluft zugeführt. | |||
* Bei der [[Heizung]] durch [[Verbrennung (Chemie)|Verbrennung]] von [[Kohlenwasserstoffe]]n fällt das Wasser als Reaktionsprodukt der Verbrennung gasförmig an. Dessen Verdampfungsenthalpie ist im Abgas gespeichert. [[Brennwertkessel]] kondensieren den Wasserdampf zum größten Teil und gewinnen die dabei frei werdende Kondensationsenthalpie zurück. | |||
Negativbeispiele sind: | |||
Auch die Kühlung z. B. des menschlichen Körpers durch die Verdunstung von [[Schweiß]] basiert auf diesem Prinzip. | |||
* '''Verdunstungskälte:''' | |||
** weiteres Abkühlen der Autoscheiben bei fahrtwindbegünstigter Verdunstung alkoholhaltiger Scheibenwaschzusätze; daher müssen diese Mischungen für sehr viel tiefere Temperaturen ausgelegt sein als die Außentemperatur im Winter | |||
** Frieren bei nasser Haut oder Kleidung | |||
** Bei der Entnahme von Gas aus Flüssiggasbehältern, wie bei Kohlendioxid, Stickstoff und Propangas, kühlen die Rohrleitungen stark ab und müssen oft zum Beispiel mittels Metallrippen durch Konvektion der Umgebungsluft erwärmt werden. | |||
* '''Kondensationsenthalpie:''' | |||
** Zur Verflüssigung von Gasen müssen hohe Energiemengen zur Kühlung und/oder zur Erhöhung des Drucks eingesetzt werden, weil Gase unter Umgebungsdruck erst bei sehr niedrigen Temperaturen kondensieren. | |||
** Die [[Dampfmaschine]] und auch das [[Gas-und-Dampf-Kombikraftwerk|Gas- und Dampfkraftwerk]] (GuD) haben eine um die Verdampfungsenthalpie des Wassers verminderten Wirkungsgrad, weil die Abwärme des [[Kondensator (Verfahrenstechnik)|Kondensator]]s (falls vorhanden) meist nicht genutzt wird. | |||
** [[Tropischer Wirbelsturm|Tropische Wirbelstürme]] beziehen ihre Energie hauptsächlich aus der Wärme, die bei der Kondensation riesiger Wassermassen freigesetzt wird. | |||
== Übersicht Verdampfungsenthalpien der chemischen Elemente == | == Übersicht Verdampfungsenthalpien der chemischen Elemente == | ||
Spezifische Verdampfungsenthalpie | Spezifische Verdampfungsenthalpie ''Δh<sub>v</sub>'' [kJ/g] und die molare Verdampfungsenthalpie ''Δh<sub>v</sub>'' [kJ/mol] der reinen [[Chemisches Element|chemischen Elemente]] für die Siedetemperatur des Elements und einen Druck von 1013 hPa. Alle Angaben wurden von den jeweiligen Datenübersichten der im Einzelnen genannten Elemente übernommen. | ||
'''Hauptgruppenelemente:''' | '''Hauptgruppenelemente:''' | ||
{| | {| class="wikitable sortable" style="font-size:95%; text-align:left" | ||
|- class="hintergrundfarbe6" style="line-height:133%" | |||
|- style="text-align: center" class="hintergrundfarbe6" | |||
! | ! Chemisches<br>Element | ||
! molare | ! molare<br>Masse<br>(g/mol) | ||
! Siede-<br>temp.<br>(°C) | |||
! Siedepunkt [°C] | |||
! | ! Δh<sub>v</sub><br>(kJ/mol) | ||
! | ! Δh<sub>v</sub><br>(kJ/g) | ||
|- | |- | ||
| '''1. Hauptgruppe''' | | colspan="5" style="background:#FFE0E0" | '''1. Hauptgruppe''' | ||
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| [[Wasserstoff]] | | [[Wasserstoff]] (H<sub>2</sub>)<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el1.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| {{0|00}}2,016|| −253|| {{0|00}}0,90|| {{0}}0,446 | ||
|----- | |||
| [[Lithium]] [http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el3.htm#konf {3}] || 6,941 ||1342 || 146 || 21,0 | |||
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| [[ | | [[Lithium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el3.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| {{0|00}}6,941||1342|| 146|| 21,0 | ||
|- | |- | ||
| [[ | | [[Natrium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el11.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| {{0}}22,99||{{0}}883|| {{0}}97,0|| {{0}}4,22 | ||
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| [[ | | [[Kalium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el19.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>||{{0}}39,10||{{0}}759|| {{0}}79,9|| {{0}}2,04 | ||
|----- | |||
| [[Cäsium]] [http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el55.htm#konf {55}] || 132,9 ||705 || 67,7 || 0,510 | |||
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| [[ | | [[Rubidium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el37.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| {{0}}85,47||{{0}}688|| {{0}}72,2|| {{0}}0,845 | ||
|- | |- | ||
| [[Caesium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el55.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| {{0}}132,9||{{0}}705|| {{0}}67,7|| {{0}}0,510 | |||
| '''2. Hauptgruppe''' || || || || | |||
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| [[Francium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el87.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 223,0|| {{0}}677|| {{0}}64|| {{0}}0,29 | |||
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| colspan="5" style="background:#FFE0E0" | '''2. Hauptgruppe''' | |||
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| [[Beryllium]] | | [[Beryllium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el4.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>||{{0|00}}9,012||2477|| 292|| 32,4 | ||
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| [[Magnesium]] | | [[Magnesium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el12.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>||{{0}}24,33||1090|| 127|| {{0}}5,24 | ||
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| [[Calcium]] | | [[Calcium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el20.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref> ||{{0}}40,08||1484|| 154|| {{0}}3,83 | ||
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| [[Strontium]] | | [[Strontium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el38.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>||{{0}}87,62 ||1382|| 144||{{0}}1,64 | ||
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| [[Barium]] [http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el56.htm#konf {56}] ||137,3 ||1640 || 142 || 1,03 | |||
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| [[ | | [[Barium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el56.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref> ||137,3||1640|| 142|| {{0}}1,03 | ||
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| [[Radium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el88.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref> ||226,0||1737|| 137||{{0}}0,605 | |||
| '''3. Hauptgruppe''' || || || || | |||
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| colspan="5" style="background:#FFE0E0" | '''3. Hauptgruppe''' | |||
|- | |- | ||
| [[Bor]] | | [[Bor]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el5.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref> ||{{0}}10,81||3927 || 490|| 45,3 | ||
|- | |- | ||
| [[Aluminium]] | | [[Aluminium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el13.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref> ||{{0}}26,98||2467|| 293|| 10,9 | ||
|- | |- | ||
| [[Gallium]] | | [[Gallium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el31.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref> ||{{0}}69,72||2204 || 259|| {{0}}3,71 | ||
|- | |- | ||
| [[Indium]] | | [[Indium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el49.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref> ||114,8||2072|| 232|| {{0}}2,02 | ||
|- | |- | ||
| [[Thallium]] | | [[Thallium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el81.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref> ||204,4||1473 || 164||{{0}}0,803 | ||
| | |- | ||
| '''4. Hauptgruppe''' | | colspan="5" style="background:#FFE0E0" | '''4. Hauptgruppe''' | ||
|- | |- | ||
| [[Kohlenstoff]] | | [[Kohlenstoff]] (subl.)<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el6.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>||12,01 ||4850 || 717||59,5 | ||
|- | |||
| [[Silizium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el14.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>||{{0}}28,09||2355 || 384|| 13,7 | |||
|- | |||
| [[Germanium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el32.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>||{{0}}72,64||2820 || 331|| {{0}}4,56 | |||
|- | |- | ||
| [[ | | [[Zinn]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el50.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>||118,7||2602|| 296|| {{0}}2,49 | ||
|----- | |||
| [[Germanium]] [http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el32.htm#konf {32}]||72,64 ||2820 || 331 || 4,56 | |||
|- | |- | ||
| [[ | | [[Blei]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el82.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>||207,2||1749|| 178|| {{0}}0,858 | ||
|----- | |||
| [[Blei]] [http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el82.htm#konf {82}]||207,2 ||1749 || 178 || 0,858 | |||
|- | |- | ||
| '''5. Hauptgruppe''' | | colspan="5" style="background:#FFE0E0" | '''5. Hauptgruppe''' | ||
|- | |- | ||
| [[Stickstoff]] | | [[Stickstoff]] (N<sub>2</sub>)<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el7.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| {{0}}28,02 || −196 || {{0|00}}5,59|| {{0}}0,199 | ||
|----- | |||
| [[Phosphor]] [http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el15.htm#konf {15}]|| 30,97 ||277 || 12,1 || 0,392 | |||
|- | |- | ||
| [[ | | [[Phosphor]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el15.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| {{0}}30,97 ||{{0}}277|| {{0}}12,1|| {{0}}0,392 | ||
|- | |- | ||
| [[ | | [[Arsen]] (subl.)<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el33.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| {{0}}74,92 ||{{0}}616|| {{0}}34,8 || {{0}}0,464 | ||
|- | |- | ||
| [[ | | [[Antimon]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el51.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 121,8 ||1587 || {{0}}77,1|| {{0}}0,634 | ||
| | |- | ||
| [[Bismut]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el83.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>||209,0 ||1564 || 105|| {{0}}0,502 | |||
| '''6. Hauptgruppe''' || || || || | |||
|- | |||
| colspan="5" style="background:#FFE0E0" | '''6. Hauptgruppe''' | |||
|- | |- | ||
| [[Sauerstoff]] | | [[Sauerstoff]] (O<sub>2</sub>)<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el8.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| {{0}}32,00 || −183 || {{0|00}}6,82|| {{0}}0,213 | ||
|----- | |||
| [[Schwefel]] [http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el16.htm#konf {16}]|| 32,07 ||445 || 9,6 || 0,30 | |||
|----- | |||
| [[Selen]] [http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el34.htm#konf {34}]|| 221 ||684,6 || 26,3 || 0,333 | |||
|----- | |||
| [[Tellur]] [http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el52.htm#konf {52}]|| 127,6 ||450 || 52,6 ||0,412 | |||
|----- | |||
| [[Polonium]] (radioaktiv)[http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el84.htm#konf {84}]|| 209,0 ||962|| 120 ||0,574 | |||
|- | |- | ||
| [[Schwefel]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el16.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| {{0}}32,07 ||{{0}}445 || {{0|00}}9,6|| {{0}}0,30 | |||
| '''7. Hauptgruppe''' || || || || | |||
|- | |||
| [[Selen]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el34.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 221 ||{{0}}684,6|| {{0}}26,3|| {{0}}0,333 | |||
|- | |||
| [[Tellur]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el52.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 127,6 ||{{0}}450 || {{0}}52,6||{{0}}0,412 | |||
|- | |||
| [[Polonium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el84.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 209,0 ||{{0}}962|| 120||{{0}}0,574 | |||
|- | |||
| colspan="5" style="background:#FFE0E0" | '''7. Hauptgruppe''' | |||
|- | |- | ||
| [[Fluor]] | | [[Fluor]] (F<sub>2</sub>)<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el9.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| {{0}}38,00 || −188|| {{0|00}}6,54|| {{0}}0,172 | ||
|- | |- | ||
| [[Chlor]] | | [[Chlor]] (Cl<sub>2</sub>)<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el17.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref> || {{0}}70,90|| {{0}}−34|| {{0}}20,4|| {{0}}0,288 | ||
|- | |- | ||
| [[Brom]] | | [[Brom]] (Br<sub>2</sub>)<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el35.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 159,8 || {{0}}+59|| {{0}}29,6|| {{0}}0,193 | ||
|- | |- | ||
| [[Iod]] | | [[Iod]] (I<sub>2</sub>)<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el53.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 253,8|| +184 || {{0}}41,9 || {{0}}0,164 | ||
|- | |- | ||
| [[Astat]] | | [[Astat]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el85.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 210,0 || +337|| {{0}}30|| {{0}}0,14 | ||
|- | |- | ||
| '''8. Hauptgruppe''' | | colspan="5" style="background:#FFE0E0" | '''8. Hauptgruppe''' | ||
|- | |- | ||
| [[Helium]]<ref>Yiming Zhang, Julian R. G. Evans, Shoufeng Yang: ''Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks.'' In: ''Journal of Chemical & Engineering Data.'' 56, 2011, S. 328–337; [[doi:10.1021/je1011086]].</ref>||{{0|00}}4,003|| −269||{{0|00}}0,084|| {{0}}0,0211 | |||
| [[Helium]] [http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el1.htm#konf {1}]||4,003 || -268 ||0,0845 || 0,0211 | |||
|- | |||
| [[Neon]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el10.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>||{{0}}20,18|| −246 || {{0|00}}1,73|| {{0}}0,0859 | |||
|- | |- | ||
| [[ | | [[Argon]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el18.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>||{{0}}39,95|| −186|| {{0|00}}6,45|| {{0}}0,161 | ||
|- | |- | ||
| [[ | | [[Krypton]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el36.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>||{{0}}83,80|| −153 || {{0|00}}9,03|| {{0}}0,108 | ||
|- | |- | ||
| [[ | | [[Xenon]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el54.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>||131,3|| −108 || {{0}}12,6|| {{0}}0,0962 | ||
|- | |- | ||
| [[ | | [[Radon]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el86.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>||222,0|| {{0}}−62|| {{0}}16,4||{{0}}0,0739 | ||
|----- | |||
| [[Radon]] (radioaktiv)[http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el86.htm#konf {86}]||222,0 || -62 || 16,4 ||0,0739 | |||
|- | |- | ||
|} | |} | ||
Zeile 232: | Zeile 231: | ||
(alle Daten konsistent mit den bei den einzelnen Elementen genannten. Die spezifische Verdampfungsenthalpie wurde aus der molaren Verdampfungsenthalpie berechnet; sie gelten am Siedepunkt der Elemente) | (alle Daten konsistent mit den bei den einzelnen Elementen genannten. Die spezifische Verdampfungsenthalpie wurde aus der molaren Verdampfungsenthalpie berechnet; sie gelten am Siedepunkt der Elemente) | ||
{| | {| class="wikitable sortable" style="font-size:95%; text-align:left" | ||
|- class="hintergrundfarbe6" style="line-height:133%" | |||
|- style="text-align: center" class="hintergrundfarbe6" | |||
! | ! Chemisches<br>Element | ||
! molare | ! molare<br>Masse<br>(g/mol) | ||
! Siede-<br>temp.<br>(°C) | |||
! Siedepunkt [°C] | |||
! | ! Δh<sub>v</sub><br>(kJ/mol) | ||
! | ! Δh<sub>v</sub><br>(kJ/g) | ||
|- | |- | ||
| colspan="5" style="background:#E0FFE0" | '''Periode 4''' | |||
| [[Scandium]] [http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el21.htm#konf {21}] || 44,96 ||2830 || 314 ||6,99 | |||
|----- | |||
| [[Titan (Element)|Titan]] [http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el22.htm#konf {22}] ||47,87 ||3287 || 421 ||8,80 | |||
|----- | |||
| [[Vanadium]] [http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el23.htm#konf {23}] || 50,94|| 3409 || 452 ||8,87 | |||
|----- | |||
| [[Chrom]] [http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el24.htm#konf {24}] || 52,00||2672 || 344 || 6,62 | |||
|- | |- | ||
| [[ | | [[Scandium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el21.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 44,96||2830|| 314||6,99 | ||
|- | |- | ||
| [[ | | [[Titan (Element)|Titan]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el22.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref> ||47,87||3287 || 421||8,80 | ||
|- | |- | ||
| [[ | | [[Vanadium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el23.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 50,94|| 3409|| 452||8,87 | ||
|- | |- | ||
| [[ | | [[Chrom]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el24.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 52,00||2672 || 344|| 6,62 | ||
|- | |- | ||
| [[ | | [[Mangan]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el25.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 54,94||1962|| 226|| 4,11 | ||
|- | |- | ||
| [[ | | [[Eisen]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el26.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 55,85||2750 || 350|| 6,26 | ||
|----- | |||
| || || || || | |||
|- | |||
| [[Yttrium]] [http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el39.htm#konf {39}] || 88,91||3336 || 363 ||4,08 | |||
|----- | |||
| [[Zirconium]] [http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el40.htm#konf {40}] || 91,22|| 4409 || 591 ||6,47 | |||
|----- | |||
| [[Niob]] [http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el41.htm#konf {41}] || 92,91|| 4744 || 697 ||7,50 | |||
|- | |- | ||
| [[ | | [[Cobalt]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el27.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 58,93||2927 || 377||6,39 | ||
|- | |- | ||
| [[ | | [[Nickel]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el28.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 58,69||2913|| 370|| 6,31 | ||
|----- | |||
| [[Ruthenium]] [http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el44.htm#konf {44}] || 101,1||4150 || 595 ||5,89 | |||
|----- | |||
| [[Rhodium]] [http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el45.htm#konf {45}] || 102,9|| 3695 || 493 ||4,79 | |||
|----- | |||
| [[Palladium]] [http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el46.htm#konf {46}] || 106,4|| 2963 || 357 ||3,35 | |||
|- | |- | ||
| [[ | | [[Kupfer]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el29.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 63,55||2567 || 300|| 4,73 | ||
|----- | |||
| [[Cadmium]] [http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el48.htm#konf {48}]|| 112,4 ||767 || 100 || 0,890 | |||
|- | |- | ||
| [[Zink]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el30.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 65,41||{{0}}907 || 115|| 1,76 | |||
| || || || || | |||
|- | |||
| colspan="5" style="background:#E0FFE0" | '''Periode 5''' | |||
|- | |- | ||
| [[Yttrium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el39.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 88,91||3336|| 363||4,08 | |||
| [[Lanthan]] [http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el57.htm#konf {57}]|| 138,9 || 3457 || 414|| 2,98 | |||
|- | |- | ||
| [[ | | [[Zirconium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el40.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 91,22|| 4409 || 591||6,47 | ||
|- | |- | ||
| [[ | | [[Niob]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el41.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 92,91|| 4744|| 697||7,50 | ||
|- | |||
| [[Molybdän]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el42.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 95,94||4639|| 598|| 6,23 | |||
|- | |||
| [[Technetium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el43.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 98,91||4877 || 660||6,67 | |||
|- | |||
| [[Ruthenium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el44.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 101,1||4150|| 595||5,89 | |||
|- | |||
| [[Rhodium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el45.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 102,9|| 3695|| 493||4,79 | |||
|- | |||
| [[Palladium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el46.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 106,4|| 2963 || 357||3,35 | |||
|- | |||
| [[Silber]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el47.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 107,9|| 2162|| 251|| 2,32 | |||
|- | |||
| [[Cadmium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el48.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 112,4||{{0}}767 || 100 || 0,890 | |||
|- | |||
| colspan="5" style="background:#E0FFE0" | '''Periode 6''' | |||
|- | |||
| [[Lanthan]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el57.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 138,9|| 3457|| 414|| 2,98 | |||
|- | |||
| [[Cer]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el58.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 140,1||3426 || 414 || 2,95 | |||
|- | |||
| [[Praseodym]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el59.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 140,9 || 3520|| 297 ||2,11 | |||
|- | |- | ||
| [[Neodym]] | | [[Neodym]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el60.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 144,2|| 3100|| 273||1,89 | ||
|- | |- | ||
| [[Promethium]] | | [[Promethium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el61.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 146,9|| 3000|| 290 || 1,97 | ||
|- | |- | ||
| [[Samarium]] | | [[Samarium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el62.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 150,4|| 1803||166||1,11 | ||
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| [[Europium]] | | [[Europium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el63.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 152,0|| 1527|| 144||0,944 | ||
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| [[Gadolinium]] | | [[Gadolinium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el64.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 157,3|| 3250|| 359||2,29 | ||
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| [[Terbium]] | | [[Terbium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el65.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 158,9|| 3230|| 331||2,08 | ||
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| [[Dysprosium]] | | [[Dysprosium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el66.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 162,5|| 2567|| 230||1,42 | ||
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| [[Holmium]] | | [[Holmium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el67.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 164,9|| 2695|| 241||1,46 | ||
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| [[Erbium]] | | [[Erbium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el68.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 167,3|| 2510|| 193||1,15 | ||
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| [[Thulium]] | | [[Thulium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el69.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 168,9|| 1947|| 191||1,13 | ||
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| [[Ytterbium]] | | [[Ytterbium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el70.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 173,0|| 1194|| 127||0,733 | ||
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| [[Lutetium]] | | [[Lutetium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el71.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 175,0|| 3395|| 356||2,03 | ||
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| [[Hafnium]] | | [[Hafnium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el72.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 178,5|| 4603 || 575||3,22 | ||
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| [[Tantal]] | | [[Tantal]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el73.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 180,9|| 5458 || 743||4,11 | ||
|----- | |||
| [[Wolfram]] [http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el74.htm#konf {74}]|| 183,8 || 5555 || 824 || 4,48 | |||
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| [[Rhenium]] [http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el75.htm#konf {75}]|| 186,2 || 5596 || 715 ||3,84 | |||
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| [[ | | [[Wolfram]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el74.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 183,8|| 5555|| 824|| 4,48 | ||
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| [[ | | [[Rhenium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el75.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 186,2|| 5596|| 715||3,84 | ||
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| [[ | | [[Osmium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el76.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 190,2|| 5012|| 628||3,30 | ||
|- | |- | ||
| [[ | | [[Iridium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el77.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 192,2 || 4428||604 ||3,14 | ||
|- | |- | ||
| [[ | | [[Platin]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el78.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 195,1|| 3827|| 510|| 2,61 | ||
|- | |- | ||
| [[Gold]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el79.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 197,0|| 2856|| 334||1,70 | |||
| || || || || | |||
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| [[Quecksilber]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el80.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 200,6|| {{0}}357 || {{0}}59,2|| 0,295 | |||
| '''radioaktive Elemente''' || || || || | |||
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| colspan="5" style="background:#E0FFE0" | '''Periode 7''' | |||
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| [[Actinium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el89.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 227,0||3200|| 293 ||1,29 | |||
| [[Actinium]] [http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el89.htm#konf {89}]|| 227,0 ||3200 || 293 ||1,29 | |||
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| [[Thorium]] | | [[Thorium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el90.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 232,0||4788|| 514||2,22 | ||
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| [[Protactinium]] | | [[Protactinium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el91.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 231,0|| 4027|| 470||2,03 | ||
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| [[Uran]] | | [[Uran]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el92.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 238,0|| 4134||423||1,78 | ||
|- | |- | ||
| [[Neptunium]] | | [[Neptunium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el93.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 237,0||3902||k. A.|| – | ||
|----- | |||
| [[Plutonium]] [http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el94.htm#konf {94}]|| 244,1 || 3327 ||325 ||1,33 | |||
|- | |- | ||
| [[ | | [[Plutonium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el94.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 244,1|| 3327||325||1,33 | ||
|- | |- | ||
| [[ | | [[Americium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el95.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>||243,1|| 2607||239||0,981 | ||
|- | |||
| [[Curium]]<ref>{{Webarchiv | url=http://www.lev.shuttle.de/lev/whs/ELEMENTE/el96.htm#konf | wayback=20041113103216 | text=}}</ref>|| 247,1|| 3110|| k. A.|| – | |||
|- | |- | ||
|} | |} | ||
== Literatur == | |||
[[Kategorie:Thermodynamik]] | |||
* {{Literatur |Autor=Roy Bergdoll, Sebastian Breitenbach |Titel=Die Roten Hefte, Heft 1 – Verbrennen und Löschen |Auflage=18 |Verlag=Kohlhammer |Ort=Stuttgart |Datum=2019 |Seiten= |ISBN=978-3-17-026968-2}} | |||
== Einzelnachweise == | |||
[[af:Verdampingswarmte]] | |||
<references responsive /> | |||
[[an:Entalpía de vaporización]] | |||
[[ar:حرارة تبخر]] | |||
{{Normdaten|TYP=s|GND=4187615-5}} | |||
[[ast:Entalpía de vaporización]] | |||
[[bg:Специфична топлина на изпарение]] | |||
{{SORTIERUNG:Verdampfungsenthalpie}} | |||
[[bs:Toplota isparavanja]] | |||
[[Kategorie:Thermodynamik]] | |||
[[ca:Calor de vaporització]] | |||
[[cs:Měrné skupenské teplo varu]] | |||
[[da:Fordampningsvarme]] | |||
[[en:Enthalpy of vaporization]] | |||
[[es:Entalpía de vaporización]] | |||
[[et:Aurustumissoojus]] | |||
[[eu:Irakite-entalpia]] | |||
[[fa:آنتالپی تبخیر]] | |||
[[fi:Höyrystymislämpö]] | |||
[[fr:Énergie de vaporisation]] | |||
[[gl:Entalpía de vaporización]] | |||
[[he:אנתלפיית אידוי]] | |||
[[hr:Toplina isparivanja]] | |||
[[hu:Párolgáshő]] | |||
[[id:Panas penguapan]] | |||
[[it:Entalpia di vaporizzazione]] | |||
[[ja:蒸発熱]] | |||
[[jbo:manri febybi'o nejni]] | |||
[[jv:Kalor panguwaban]] | |||
[[ka:აორთქლების კუთრი სითბო]] | |||
[[kk:Булану жылуы]] | |||
[[ko:기화열]] | |||
[[lt:Garavimo šiluma]] | |||
[[nl:Verdampingswarmte]] | |||
[[no:Fordampningsvarme]] | |||
[[pl:Ciepło parowania]] | |||
[[pt:Entalpia de vaporização]] | |||
[[ro:Temperatură de evaporare]] | |||
[[ru:Удельная теплота испарения]] | |||
[[sh:Toplota isparavanja]] | |||
[[sk:Merné skupenské teplo varu]] | |||
[[sl:Izparilna toplota]] | |||
[[sr:Топлота испаравања]] | |||
[[sv:Ångbildningsvärme]] | |||
[[ta:ஆவியாதல் உள்ளீட்டு வெப்பம்]] | |||
[[th:ความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ]] | |||
[[tr:Buharlaşma ısısı]] | |||
[[uk:Питома теплота випаровування]] | |||
[[ur:حرارت تبخیر]] | |||
[[uz:Solishtirma qaynash issiqligi]] | |||
[[vi:Nhiệt bay hơi]] | |||
[[zh:汽化热]] |
Aktuelle Version vom 4. August 2024, 21:53 Uhr
Die Verdampfungsenthalpie ΔHv, nicht-fachsprachlich auch Verdampfungswärme, im Zusammenhang mit Verdunstung umgangssprachlich Verdunstungskälte genannt, ist diejenige Energie, die benötigt wird, um eine bestimmte Menge einer Flüssigkeit zu verdampfen, also vom flüssigen in den gasförmigen Aggregatzustand zu überführen. Die Kondensation (Verflüssigung) als Umkehrung der Verdampfung setzt denselben Betrag an Energie wieder als Kondensationsenthalpie (früher auch als Kondensationswärme oder latente Wärme bezeichnet) frei.
Die Energie kann dem System in Form von Wärme und/oder Arbeit zugeführt werden. Im offenen System ist die Verdampfung isotherm und isobar, während das Volumen des Stoffs zunimmt. Die Verdampfungsenthalpie ist ein wichtiger Stoffwert in der Dampfdruckkurve. Sie nimmt mit zunehmendem Druck und zunehmender Temperatur ab und wird am sogenannten „Kritischen Punkt“ zu Null. Technisch wird die Verdampfungsenthalpie z. B. zur Kühlung angewendet.
Abtrennarbeit
Für den Übergang vom flüssigen in den gasförmigen Aggregatzustand muss – auch falls sich die Flüssigkeit schon am Siedepunkt befindet – Energie in Form von Wärme und/oder Arbeit zugeführt werden. Diese Abtrennarbeit dient zur Überwindung der Anziehungskräfte zwischen den Flüssigkeitsteilchen. Dabei geht die zugeführte Energie aufgrund des Energieerhaltungssatzes nicht verloren, sondern wird zu einem Teil der im Gas gespeicherten und bei der Kondensation wieder frei werdenden Energie.
Bei verflüssigten Edelgasen ist die Abtrennarbeit am kleinsten, da nur Van-der-Waals-Kräfte überwunden werden müssen, bei anderen Flüssigkeiten kommen Dipolmoment oder Wasserstoffbrückenbindung hinzu. Noch größer ist die Verdampfungsenthalpie bei den Metallen (starke metallische Bindung) und am größten bei den Salzen wegen deren sehr starker Ionenbindung.
Beispiel: Um ein Kilogramm Wasser bei 100 °C und 1013 mbar zu verdampfen, ist die Abtrennarbeit ΔW = 2088 kJ aufzuwenden. Dieser vergleichsweise hohe Wert resultiert aus den Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Wassermolekülen im flüssigen Aggregatzustand.
Verschiebungsarbeit im isobaren Fall
Außerdem hängt der Betrag der zuzuführenden Verdampfungsenthalpie von den Prozessbedingungen ab. Geschieht die Verdampfung oder Verdunstung isobar bei konstantem Druck p, wie es oft der Fall ist, so muss das entstehende Gas, um sich vom Flüssigkeitsvolumen VF auf das Gasvolumen VG auszudehnen, gegen den äußeren Druck p die Verschiebungsarbeit p·(VG-VF) = p ΔV leisten. Die zugeführte Energie wird also sowohl für Abtrennarbeit als auch für Verschiebungsarbeit verbraucht: ΔHv = ΔU + p·ΔV (Erläuterung der Formelzeichen im folgenden Kapitel).
Beispiel: Bei 1013 mbar (Normaldruck) und 100 °C (Siedepunkt bei Normaldruck) hat ein Kilogramm Wasser
- im flüssigen Zustand ein Volumen von 1,04 dm3 = 0,00104 m3
- im gasförmigen Zustand ein Volumen von 1,673 m3; dies entspricht einer Wasser-Konzentration bzw. Dichte der Gasphase bzw. des Wasserdampfes von 598 g/m3 (siehe Dampfdruckkurve).
Die Volumenzunahme beim Verdampfen beträgt also 1,672 m3 und die bei der Ausdehnung gegen den äußeren Luftdruck geleistete Verschiebungsarbeit 169 kJ. Die unter isobaren Verhältnissen bei 100 °C und 1013 mbar pro kg Wasser zuzuführende Verdampfungsenthalpie beträgt daher ΔHv = ΔU + p·ΔV = 2088 kJ + 169 kJ = 2257 kJ = 2,257 MJ.
Unter anderen Bedingungen, wie z. B. Verdampfen ins Vakuum, Verdampfen bei konstantem Volumen usw. gelten andere Gesetzmäßigkeiten.
Zugehörige thermodynamische Größen
- Zustands- und Prozessgrößen
- Enthalpie H, Verdampfungsenthalpie ΔHv
- Druck p, Flüssigkeitsvolumen VF, Gasvolumen VG
- Verschiebungsarbeit (W =) p ΔV, Volumenänderungsarbeit Wv
- Innere Energie U
Die aus den Zustandsgrößen , und gebildete Zustandsgröße
heißt Enthalpie. Ändern sich , und um die Beträge , und , so ändert sich um den Betrag
- .
Bleibt der Druck, wie im hier betrachteten Fall, konstant, so ist
- .
In diesem isobaren Fall ist die zugeführte und auf Abtrenn- sowie Verschiebungsarbeit verteilte Energie
also gleich der Enthalpieänderung des Systems
und wird entsprechend Verdampfungsenthalpie ΔHv genannt.
- Beispiel: die Verdampfungsenthalpie von 1 kg Wasser beträgt 2257 kJ (bei 100 °C).
Zahlreiche alltägliche Verdampfungs- und Verdunstungsvorgänge finden im offenen System unter isobaren und isothermen Bedingungen statt, weil die betreffenden Systeme dem atmosphärischen Luftdruck ausgesetzt sind.
Die stoffspezifische Verdampfungsenthalpie hängt von der Temperatur, nicht dagegen vom äußeren Luftdruck ab. Tabellenwerte finden sich meist für die Siedetemperatur des Stoffes (Dampfdruck des Stoffs ist dann 1013 mbar). Die spezifische Verdampfungsenthalpie bezieht sich auf 1 kg (bzw. 1 g), die molare Verdampfungsenthalpie auf 1 mol des verdampfenden Stoffs.
Für beliebige Temperaturen kann die molare Verdampfungsenthalpie über den gemessenen Dampfdruck (des zu destillierenden Stoffs) mit der Beziehung von Clausius-Clapeyron berechnet werden (Sättigungsdampfdruck).
Temperaturen berechneter Verdampfungsenthalpie für Wasser
Tempe- ratur in °C | Verdampfungs- enthalpie in kJ mol−1 | Bemerkung |
---|---|---|
0 | 45,054 | |
25 | 43,990 | häufige Tabellierungstemperatur |
40 | 43,350 | |
60 | 42,482 | |
80 | 41,585 | |
100 | 40,657 | Normalsiedepunkt |
180 | 36,304 | 1 MPa (10 bar) Druck |
≈ 374 | 0 | 22 MPa, kritischer Punkt |
Die molare Verdampfungsenthalpie (in kJ/mol) kann in die spezifische Verdampfungsenthalpie (in kJ/g) umgerechnet werden, indem man sie durch die molare Masse (hier: 18,02 g/mol für Wasser) teilt.
Die molare Verdampfungsenthalpie von Wasser kann im Temperaturbereich von 273 bis 473 K (0 bis 200 °C) durch folgende empirische Formel berechnet werden:
Kondensationsenthalpie
Kondensiert das Gas unter denselben Bedingungen wieder, so wird die zum Verdampfen aufgewandte Verdampfungsenthalpie in Form der betragsmäßig identischen Kondensationsenthalpie auch wieder frei. Man spricht dann umgangssprachlich davon, dass diese Energie in Form nicht fühlbarer Latentwärme im Gas gespeichert gewesen sei. Dabei handelt es sich jedoch nicht um thermische Energie, sondern um diejenige Energie (Abtrenn- und Verschiebungsarbeit), die bei der Verflüssigung durch die Abnahme des Volumens wieder frei wird.
Sublimationsenthalpie
Bei der Sublimation (Phasenumwandlung von fest nach gasförmig) spricht man von Sublimationsenthalpie, die zusätzlich zur Verdampfungsenthalpie auch die Schmelzenthalpie des Stoffes beinhaltet. Auch Wassereis kann sublimieren, daher trocknet Wäsche auch bei Temperaturen unter 0 °C.
Anwendungen
Die Verdampfungsenthalpie wird vor allem zum Wärmetransport genutzt.
- Siedekühlung
- Funktionsgrundlage des Kühlturms („Rieselkühler“)
- stromlos betreibbare „Verdunstungs-Kühlschränke“[1]
- die Kühlung beispielsweise des menschlichen Körpers durch Schwitzen.
- Kältemaschine/Wärmepumpe: die Verdampfungsenthalpie wird an der (zu) kühlenden Seite aufgenommen (Verdampfer) und an der (zu) heizenden Seite abgegeben (Kondensation).
- Bei der Heizung durch Verbrennung von Kohlenwasserstoffen fällt das Wasser als Reaktionsprodukt der Verbrennung gasförmig an. Dessen Verdampfungsenthalpie ist im Abgas gespeichert. Brennwertkessel kondensieren den Wasserdampf zum größten Teil und gewinnen die dabei frei werdende Kondensationsenthalpie zurück.
Negativbeispiele sind:
- Verdunstungskälte:
- weiteres Abkühlen der Autoscheiben bei fahrtwindbegünstigter Verdunstung alkoholhaltiger Scheibenwaschzusätze; daher müssen diese Mischungen für sehr viel tiefere Temperaturen ausgelegt sein als die Außentemperatur im Winter
- Frieren bei nasser Haut oder Kleidung
- Bei der Entnahme von Gas aus Flüssiggasbehältern, wie bei Kohlendioxid, Stickstoff und Propangas, kühlen die Rohrleitungen stark ab und müssen oft zum Beispiel mittels Metallrippen durch Konvektion der Umgebungsluft erwärmt werden.
- Kondensationsenthalpie:
- Zur Verflüssigung von Gasen müssen hohe Energiemengen zur Kühlung und/oder zur Erhöhung des Drucks eingesetzt werden, weil Gase unter Umgebungsdruck erst bei sehr niedrigen Temperaturen kondensieren.
- Die Dampfmaschine und auch das Gas- und Dampfkraftwerk (GuD) haben eine um die Verdampfungsenthalpie des Wassers verminderten Wirkungsgrad, weil die Abwärme des Kondensators (falls vorhanden) meist nicht genutzt wird.
- Tropische Wirbelstürme beziehen ihre Energie hauptsächlich aus der Wärme, die bei der Kondensation riesiger Wassermassen freigesetzt wird.
Übersicht Verdampfungsenthalpien der chemischen Elemente
Spezifische Verdampfungsenthalpie Δhv [kJ/g] und die molare Verdampfungsenthalpie Δhv [kJ/mol] der reinen chemischen Elemente für die Siedetemperatur des Elements und einen Druck von 1013 hPa. Alle Angaben wurden von den jeweiligen Datenübersichten der im Einzelnen genannten Elemente übernommen.
Hauptgruppenelemente:
Chemisches Element | molare Masse (g/mol) | Siede- temp. (°C) | Δhv (kJ/mol) | Δhv (kJ/g) |
---|---|---|---|---|
1. Hauptgruppe | ||||
Wasserstoff (H2)[2] | 2,016 | −253 | 0,90 | 0,446 |
Lithium[3] | 6,941 | 1342 | 146 | 21,0 |
Natrium[4] | 22,99 | 883 | 97,0 | 4,22 |
Kalium[5] | 39,10 | 759 | 79,9 | 2,04 |
Rubidium[6] | 85,47 | 688 | 72,2 | 0,845 |
Caesium[7] | 132,9 | 705 | 67,7 | 0,510 |
Francium[8] | 223,0 | 677 | 64 | 0,29 |
2. Hauptgruppe | ||||
Beryllium[9] | 9,012 | 2477 | 292 | 32,4 |
Magnesium[10] | 24,33 | 1090 | 127 | 5,24 |
Calcium[11] | 40,08 | 1484 | 154 | 3,83 |
Strontium[12] | 87,62 | 1382 | 144 | 1,64 |
Barium[13] | 137,3 | 1640 | 142 | 1,03 |
Radium[14] | 226,0 | 1737 | 137 | 0,605 |
3. Hauptgruppe | ||||
Bor[15] | 10,81 | 3927 | 490 | 45,3 |
Aluminium[16] | 26,98 | 2467 | 293 | 10,9 |
Gallium[17] | 69,72 | 2204 | 259 | 3,71 |
Indium[18] | 114,8 | 2072 | 232 | 2,02 |
Thallium[19] | 204,4 | 1473 | 164 | 0,803 |
4. Hauptgruppe | ||||
Kohlenstoff (subl.)[20] | 12,01 | 4850 | 717 | 59,5 |
Silizium[21] | 28,09 | 2355 | 384 | 13,7 |
Germanium[22] | 72,64 | 2820 | 331 | 4,56 |
Zinn[23] | 118,7 | 2602 | 296 | 2,49 |
Blei[24] | 207,2 | 1749 | 178 | 0,858 |
5. Hauptgruppe | ||||
Stickstoff (N2)[25] | 28,02 | −196 | 5,59 | 0,199 |
Phosphor[26] | 30,97 | 277 | 12,1 | 0,392 |
Arsen (subl.)[27] | 74,92 | 616 | 34,8 | 0,464 |
Antimon[28] | 121,8 | 1587 | 77,1 | 0,634 |
Bismut[29] | 209,0 | 1564 | 105 | 0,502 |
6. Hauptgruppe | ||||
Sauerstoff (O2)[30] | 32,00 | −183 | 6,82 | 0,213 |
Schwefel[31] | 32,07 | 445 | 9,6 | 0,30 |
Selen[32] | 221 | 684,6 | 26,3 | 0,333 |
Tellur[33] | 127,6 | 450 | 52,6 | 0,412 |
Polonium[34] | 209,0 | 962 | 120 | 0,574 |
7. Hauptgruppe | ||||
Fluor (F2)[35] | 38,00 | −188 | 6,54 | 0,172 |
Chlor (Cl2)[36] | 70,90 | −34 | 20,4 | 0,288 |
Brom (Br2)[37] | 159,8 | +59 | 29,6 | 0,193 |
Iod (I2)[38] | 253,8 | +184 | 41,9 | 0,164 |
Astat[39] | 210,0 | +337 | 30 | 0,14 |
8. Hauptgruppe | ||||
Helium[40] | 4,003 | −269 | 0,084 | 0,0211 |
Neon[41] | 20,18 | −246 | 1,73 | 0,0859 |
Argon[42] | 39,95 | −186 | 6,45 | 0,161 |
Krypton[43] | 83,80 | −153 | 9,03 | 0,108 |
Xenon[44] | 131,3 | −108 | 12,6 | 0,0962 |
Radon[45] | 222,0 | −62 | 16,4 | 0,0739 |
Nebengruppenelemente: (alle Daten konsistent mit den bei den einzelnen Elementen genannten. Die spezifische Verdampfungsenthalpie wurde aus der molaren Verdampfungsenthalpie berechnet; sie gelten am Siedepunkt der Elemente)
Chemisches Element | molare Masse (g/mol) | Siede- temp. (°C) | Δhv (kJ/mol) | Δhv (kJ/g) |
---|---|---|---|---|
Periode 4 | ||||
Scandium[46] | 44,96 | 2830 | 314 | 6,99 |
Titan[47] | 47,87 | 3287 | 421 | 8,80 |
Vanadium[48] | 50,94 | 3409 | 452 | 8,87 |
Chrom[49] | 52,00 | 2672 | 344 | 6,62 |
Mangan[50] | 54,94 | 1962 | 226 | 4,11 |
Eisen[51] | 55,85 | 2750 | 350 | 6,26 |
Cobalt[52] | 58,93 | 2927 | 377 | 6,39 |
Nickel[53] | 58,69 | 2913 | 370 | 6,31 |
Kupfer[54] | 63,55 | 2567 | 300 | 4,73 |
Zink[55] | 65,41 | 907 | 115 | 1,76 |
Periode 5 | ||||
Yttrium[56] | 88,91 | 3336 | 363 | 4,08 |
Zirconium[57] | 91,22 | 4409 | 591 | 6,47 |
Niob[58] | 92,91 | 4744 | 697 | 7,50 |
Molybdän[59] | 95,94 | 4639 | 598 | 6,23 |
Technetium[60] | 98,91 | 4877 | 660 | 6,67 |
Ruthenium[61] | 101,1 | 4150 | 595 | 5,89 |
Rhodium[62] | 102,9 | 3695 | 493 | 4,79 |
Palladium[63] | 106,4 | 2963 | 357 | 3,35 |
Silber[64] | 107,9 | 2162 | 251 | 2,32 |
Cadmium[65] | 112,4 | 767 | 100 | 0,890 |
Periode 6 | ||||
Lanthan[66] | 138,9 | 3457 | 414 | 2,98 |
Cer[67] | 140,1 | 3426 | 414 | 2,95 |
Praseodym[68] | 140,9 | 3520 | 297 | 2,11 |
Neodym[69] | 144,2 | 3100 | 273 | 1,89 |
Promethium[70] | 146,9 | 3000 | 290 | 1,97 |
Samarium[71] | 150,4 | 1803 | 166 | 1,11 |
Europium[72] | 152,0 | 1527 | 144 | 0,944 |
Gadolinium[73] | 157,3 | 3250 | 359 | 2,29 |
Terbium[74] | 158,9 | 3230 | 331 | 2,08 |
Dysprosium[75] | 162,5 | 2567 | 230 | 1,42 |
Holmium[76] | 164,9 | 2695 | 241 | 1,46 |
Erbium[77] | 167,3 | 2510 | 193 | 1,15 |
Thulium[78] | 168,9 | 1947 | 191 | 1,13 |
Ytterbium[79] | 173,0 | 1194 | 127 | 0,733 |
Lutetium[80] | 175,0 | 3395 | 356 | 2,03 |
Hafnium[81] | 178,5 | 4603 | 575 | 3,22 |
Tantal[82] | 180,9 | 5458 | 743 | 4,11 |
Wolfram[83] | 183,8 | 5555 | 824 | 4,48 |
Rhenium[84] | 186,2 | 5596 | 715 | 3,84 |
Osmium[85] | 190,2 | 5012 | 628 | 3,30 |
Iridium[86] | 192,2 | 4428 | 604 | 3,14 |
Platin[87] | 195,1 | 3827 | 510 | 2,61 |
Gold[88] | 197,0 | 2856 | 334 | 1,70 |
Quecksilber[89] | 200,6 | 357 | 59,2 | 0,295 |
Periode 7 | ||||
Actinium[90] | 227,0 | 3200 | 293 | 1,29 |
Thorium[91] | 232,0 | 4788 | 514 | 2,22 |
Protactinium[92] | 231,0 | 4027 | 470 | 2,03 |
Uran[93] | 238,0 | 4134 | 423 | 1,78 |
Neptunium[94] | 237,0 | 3902 | k. A. | – |
Plutonium[95] | 244,1 | 3327 | 325 | 1,33 |
Americium[96] | 243,1 | 2607 | 239 | 0,981 |
Curium[97] | 247,1 | 3110 | k. A. | – |
Literatur
- Roy Bergdoll, Sebastian Breitenbach: Die Roten Hefte, Heft 1 – Verbrennen und Löschen. 18. Auflage. Kohlhammer, Stuttgart 2019, ISBN 978-3-17-026968-2.
Einzelnachweise
- ↑ Verdunstungskühlschrank
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- ↑ Yiming Zhang, Julian R. G. Evans, Shoufeng Yang: Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks. In: Journal of Chemical & Engineering Data. 56, 2011, S. 328–337; doi:10.1021/je1011086.
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