蒸発エンタルピー

熱力学において、蒸発エンタルピー（記号∆ H _vap）は、蒸発潜熱または蒸発熱とも呼ばれ、液体物質を気体に変えるために加えなければならないエネルギー（エンタルピー）の量です。蒸発エンタルピーは、変化（蒸発または気化）が起こる圧力と温度の関数です。

蒸発エンタルピーは、物質の標準沸点における値として示されることが多い。表の値は通常298 Kに補正されているが、その補正値は測定値の不確かさよりも小さい場合が多い。 

蒸発熱は温度に依存しますが、狭い温度範囲や還元温度T _r ≪ 1の場合は一定の蒸発熱とみなすことができます。蒸発熱は温度の上昇とともに減少し、臨界温度( T _r = 1 )と呼ばれるある時点で完全に消失します。臨界温度を超えると、液体相と気体相は区別できなくなり、その物質は超臨界流体と呼ばれます。

値は通常、J / mol、またはkJ/mol（モル蒸発エンタルピー）で表されますが、kJ/kg、またはJ/g（比蒸発熱）、およびkcal /mol、cal/g、Btu /lbなどの古い単位が今でも使用されることがあります。

凝縮エンタルピー（または凝縮熱）は、定義上、蒸発エンタルピーと符号が逆の等価物です。蒸発エンタルピー変化は常に正（物質が熱を吸収する）であるのに対し、凝縮エンタルピー変化は常に負（物質が熱を放出する）です。

蒸発エンタルピーは次のように表すことができます。 $${\displaystyle \Delta H_{\text{vap}}=\Delta U_{\text{vap}}+p\,\Delta V.}$$ これは、気相の内部エネルギーが液相に比べて増加した分と、周囲の圧力に対して行われた仕事の合計に等しい。内部エネルギーの増加は、液体（または昇華の場合は固体）中の分子間相互作用を克服するために必要なエネルギーと見なすことができる。したがって、ヘリウムの蒸発エンタルピーは0.0845 kJ/molと非常に低い。これは、ヘリウム原子間のファンデルワールス力が特に弱いためである。一方、液体の水中の分子は比較的強い水素結合によって結合しており、その蒸発エンタルピーは40.65 kJ/molで、同じ量の水を0 ℃から100 ℃まで加熱するのに必要なエネルギー（ c _p = 75.3 J/(K·mol)）の5倍以上である。ただし、蒸発エンタルピーを用いて分子間力の強さを測定する際には注意が必要です。これらの力は気相でもある程度持続する可能性があり（フッ化水素の場合がこれに該当します）、計算された結合強度の値は実際よりも低くなってしまうからです。これは特に金属に当てはまります。金属は気相で共有結合分子を形成することが多いため、このような場合は原子化エンタルピーを用いて結合エネルギーの真の値を求める必要があります。      

別の説明としては、凝縮エンタルピーを、気体が液体に凝縮する際にエントロピーの低下を補償するために周囲に放出されなければならない熱と見なす方法がある。沸点（T _b ）では液体と気体が平衡状態にあるため、Δ _v G = 0 となり、   $${\displaystyle \Delta _{\text{v}}S=S_{\text{gas}}-S_{\text{liquid}}={\frac {\Delta _{\text{v}}H}{T_{\text{b}}}}.}$$ エントロピーもエンタルピーも温度によって大きく変化しないため、298 K からの温度差に対する補正を行わずに表に示された標準値を使用するのが一般的です。理想気体のエントロピーは圧力の対数に比例するため、圧力が 100 kPaと異なる 場合は補正を行う必要があります。液体のエントロピーは、液体の熱膨張係数が小さいため、圧力による変化は小さいです。 ^{[ 1 ]} 

これら2つの定義は同等です。沸点とは、気相のエントロピー増加が分子間力を克服する温度です。一定量の物質は常に凝縮相よりも気相の方がエントロピーが高いので（${\displaystyle \Delta _{\text{v}}S}$（常にポジティブ）から $${\displaystyle \Delta G=\Delta H-T\Delta S,}$$ ギブズ自由エネルギー変化は温度の上昇とともに低下する。つまり、高温では気体が安定であり、これは実際に観察される現象である。

電解質溶液の蒸発エンタルピーの推定は、ピッツァーモデル^{[ 2 ]}やTCPCモデル^{[ 3 ]などの化学熱力学モデルに基づく方程式を使用して簡単に実行できます。}

• クラウジウスとクラペイロンの関係
• シマンスキー方程式は、蒸発熱の温度依存性を記述する。
• 融解エンタルピー、融解比熱
• 昇華エンタルピー
• ジョバック法：分子構造から常圧沸点における蒸発熱を推定する方法
• 潜熱

• CODATAの熱力学における主要値
• グメリン、レオポルド (1985)。Gmelin-Handbuch der anorganischen Chemie / 08 a (8.、völlig neu bearb. Aufl.  ed.)。ベルリン [ua]: スプリンガー。116 ～ 117ページ。ISBN  978-3-540-93516-2。
• NIST化学ウェブブック
• Young, Fr​​ancis W. Sears, Mark W. Zemansky, Hugh D. (1982).大学物理学（第6 版）. レディング、マサチューセッツ州：Addison-Wesley. ISBN 978-0-201-07199-3。{{cite book}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク)