वाष्पीकरण की तापीय धारिता

वाष्पीकरण की तापीय धारिता (प्रतीक $∆H_{vap}$), जिसे वाष्पीकरण की (अव्यक्त) ऊष्मा या वाष्पीकरण की ऊष्मा के रूप में भी जाना जाता है, ऊर्जा की वह मात्रा (एन्थैल्पी) है जिसे उस पदार्थ की मात्रा को गैस में बदलने के लिए एक तरल पदार्थ में जोड़ा जाना चाहिए। वाष्पीकरण की तापीय धारिता दबाव का एक कार्य है जिस पर परिवर्तन होता है।

वाष्पीकरण की तापीय धारिता अक्सर पदार्थ के सामान्य क्वथनांक के लिए उद्धृत किया जाता है। हालांकि सारणीबद्ध मूल्यों को आमतौर पर 298 केल्विन तक संशोधित किया जाता है, लेकिन यह सुधार अक्सर मापा मूल्य में मानक विचलन से छोटा होता है।

वाष्पीकरण की ऊष्मा तापमान पर निर्भर होती है, हालांकि वाष्पीकरण की निरंतर ऊष्मा को छोटे तापमान रेंज और कम तापमान के लिए ग्रहण किया जा सकता है। कम तापमान $$T_r$$$${} \ll 1$$. बढ़ते तापमान के साथ वाष्पीकरण की गर्मी कम हो जाती है और यह एक निश्चित बिंदु पर पूरी तरह से गायब हो जाता है जिसे महत्वपूर्ण तापमान कहा जाता है ($$T_r = 1$$). महत्वपूर्ण तापमान से ऊपर, तरल और वाष्प चरण अप्रभेद्य होते हैं, और पदार्थ को सुपर तरल कहा जाता है।

इकाइयां
मान आमतौर पर जूल/मोल (यूनिट), या केजे/मोल (वाष्पीकरण की दाढ़ एन्थैल्पी) में उद्धृत किए जाते हैं, हालांकि केजे/किग्रा, या जे/जी (वाष्पीकरण की विशिष्ट गर्मी), और पुरानी इकाइयां जैसे कैलोरी/मोल, कैल/जी और ब्रिटिश थर्मल यूनिट/पौंड कभी-कभी अभी भी दूसरों के बीच उपयोग किए जाते हैं।

संघनन की एन्थैल्पी
संक्षेपण की तापीय धारिता (या संघनन की ऊष्मा) परिभाषा के अनुसार विपरीत संकेत के साथ वाष्पीकरण की तापीय धारिता के बराबर है: वाष्पीकरण की तापीय धारिता परिवर्तन हमेशा धनात्मक होते हैं (पदार्थ द्वारा ऊष्मा अवशोषित होती है), जबकि संघनन के तापीय धारिता परिवर्तन हमेशा ऋणात्मक होते हैं (गर्मी) पदार्थ द्वारा छोड़ा जाता है)।

थर्मोडायनामिक पृष्ठभूमि
वाष्पीकरण की तापीय धारिता के रूप में लिखा जा सकता है
 * $$\Delta H_\text{vap} = \Delta U_\text{vap} + p\,\Delta V$$

यह तरल चरण की तुलना में वाष्प चरण की बढ़ी हुई आंतरिक ऊर्जा के बराबर है, साथ ही परिवेशी दबाव के विरुद्ध किए गए कार्य के बराबर है। आंतरिक ऊर्जा में वृद्धि को तरल (या ठोस, उर्ध्वपातन (रसायन विज्ञान) के मामले में) में रासायनिक बंधन # इंटरमॉलिक्युलर इंटरैक्शन को दूर करने के लिए आवश्यक ऊर्जा के रूप में देखा जा सकता है। इसलिए हीलियम में वाष्पीकरण की विशेष रूप से कम एन्थैल्पी, 0.0845 kJ/mol होती है, क्योंकि हीलियम परमाणुओं के बीच वैन डेर वाल्स बल विशेष रूप से कमजोर होते हैं। दूसरी ओर, तरल पानी ([[अणु)]] में अणुओं को अपेक्षाकृत मजबूत हाइड्रोजन बंध द्वारा एक साथ रखा जाता है, और इसकी वाष्पीकरण की तापीय धारिता, 40.65 kJ/mol, 0 से पानी की समान मात्रा को गर्म करने के लिए आवश्यक ऊर्जा से पांच गुना से अधिक है। °C से 100 °C (ताप क्षमता|cp= 75.3 J/K·mol). हालांकि, इंटरमॉलिक्युलर बलों की ताकत को मापने के लिए वाष्पीकरण की एन्थैल्पी का उपयोग करते समय सावधानी बरतनी चाहिए, क्योंकि ये बल गैस चरण में एक हद तक बने रह सकते हैं (जैसा कि हाइड्रोजिन फ्लोराइड  के मामले में होता है), और इसलिए बॉन्ड का परिकलित मूल्य ताकत बहुत कम होगी। यह धातुओं के बारे में विशेष रूप से सच है, जो अक्सर गैस चरण में सहसंयोजक बंध अणु बनाते हैं: इन मामलों में, बंधन ऊर्जा का सही मूल्य प्राप्त करने के लिए परमाणुकरण एन्थैल्पी का उपयोग किया जाना चाहिए।

एक वैकल्पिक विवरण यह है कि संघनन की एन्थैल्पी को उस ऊष्मा के रूप में देखा जाए जिसे किसी गैस के द्रव में संघनित होने पर एन्ट्रापी में गिरावट की भरपाई के लिए परिवेश में छोड़ा जाना चाहिए। चूँकि द्रव और गैस क्वथनांक पर रासायनिक साम्य में होते हैं (Tb), गिब्स मुक्त ऊर्जा|Δvजी = 0, जिसके परिणामस्वरूप:
 * $$\Delta_\text{v} S = S_\text{gas} - S_\text{liquid} = \frac{\Delta_\text{v} H}{T_\text{b}}$$

चूंकि तापमान के साथ न तो एन्ट्रापी और न ही एन्थैल्पी बहुत भिन्न होती है, इसलिए 298 K से तापमान में अंतर के लिए बिना किसी सुधार के सारणीबद्ध मानक मानों का उपयोग करना सामान्य है। यदि दबाव 100 पास्कल (यूनिट) से भिन्न है, तो सुधार किया जाना चाहिए, क्योंकि एक गैस की एन्ट्रापी उसके दबाव के समानुपाती होती है (या, अधिक सटीक रूप से, इसकी उग्रता के लिए): तरल पदार्थ की एन्ट्रापी दबाव के साथ बहुत कम भिन्न होती है, क्योंकि एक तरल की संपीड्यता छोटी होती है।

ये दो परिभाषाएँ समतुल्य हैं: क्वथनांक वह तापमान है जिस पर गैस चरण की बढ़ी हुई एन्ट्रापी इंटरमॉलिक्युलर बलों पर हावी हो जाती है। चूंकि पदार्थ की दी गई मात्रा में संघनित चरण की तुलना में गैस चरण में हमेशा उच्च एन्ट्रापी होती है ($$\Delta_\text{v} S$$ हमेशा सकारात्मक होता है), और से
 * $$\Delta G = \Delta H - T\Delta S$$,

गिब्स मुक्त ऊर्जा परिवर्तन बढ़ते तापमान के साथ गिरता है: गैसों को उच्च तापमान पर पसंद किया जाता है, जैसा कि अभ्यास में देखा गया है।

इलेक्ट्रोलाइट विलयनों की वाष्पीकरण एन्थैल्पी
इलेक्ट्रोलाइट विलयनों के वाष्पीकरण की एन्थैल्पी का अनुमान केवल रासायनिक उष्मागतिकीय मॉडल, जैसे पित्जर मॉडल के आधार पर समीकरणों का उपयोग करके किया जा सकता है। या टीसीपीसी मॉडल।

तत्व
धातुओं का वाष्पीकरण धातु वाष्प संश्लेषण में एक महत्वपूर्ण कदम है, जो थोक तत्वों के सापेक्ष धातु के परमाणुओं या छोटे कणों की बढ़ती प्रतिक्रियाशीलता का शोषण करता है।

अन्य सामान्य पदार्थ
सामान्य पदार्थों के वाष्पीकरण की तापीय धारिता, उनके संबंधित मानक क्वथनांक पर मापी जाती है:

यह भी देखें

 * क्लॉसियस-क्लैपेरॉन संबंध
 * शिमांस्की समीकरण, वाष्पीकरण की गर्मी की तापमान निर्भरता का वर्णन करता है
 * संलयन की तापीय धारिता, पिघलने की विशिष्ट ऊष्मा
 * उर्ध्वपातन की एन्थैल्पी
 * जॉबैक विधि, आणविक संरचनाओं से सामान्य क्वथनांक पर वाष्पीकरण की ऊष्मा का अनुमान
 * अव्यक्त गर्मी

संदर्भ

 * CODATA Key Values for Thermodynamics
 * NIST Chemistry WebBook
 * NIST Chemistry WebBook