Što je entalpija?
Entalpija je količina topline koju termodinamički sustav oslobađa ili upija iz okoline koja ga okružuje kad je pod stalnim tlakom, razumijevajući pod termodinamičkim sustavom bilo koji objekt.
U fizici i kemiji, entalpija je termodinamička veličina čija je mjerna jedinica Joules (J) a predstavljen je slovom H.
Formula za izračunavanje entalpije je:
H = E + PV
Gdje:
- H je entalpija.
- E je energija termodinamičkog sustava.
- P je tlak termodinamičkog sustava.
- V je glasnoća.
U ovoj je formuli umnožak tlaka pomnožen s volumenom (PV) jednak mehaničkom radu koji se primjenjuje na sustav.
Stoga, entalpija je jednaka energiji termodinamičkog sustava plus mehanički rad koji se na njega primjenjuje.
Međutim, entalpija sustava može se izmjeriti samo u trenutku kada se dogodi energetska promjena. Varijacija, predstavljena znakom Δ, daje novu formulu:
∆H = ∆E + P∆V
To znači da je promjena entalpije (∆H) jednaka promjeni energije (∆E) plus mehanički rad primijenjen na sustav (P∆V).
Entalpija dolazi od grčkog enthálpō, što znači dodati ili dodati toplinu. Pojam je prvi stvorio nizozemski fizičar Heike Kamerlingh Onnes, dobitnik Nobelove nagrade za fiziku 1913. godine.
Vrste entalpije
Postoji nekoliko vrsta entalpije, ovisno o uključenim tvarima i procesima. Kada proces uključuje oslobađanje energije, to je egzotermna reakcija, dok hvatanje energije znači da je to endotermna reakcija.
Na temelju gore navedenog, entalpije se klasificiraju na:
Entalpija formacije
Energija je potrebna za stvaranje mola tvari od elemenata koji je čine. Prisjetimo se da je mol mjerna jedinica supstance ekvivalentna 6,023x1023 atoma ili molekula.
Primjer entalpije tvorbe je spoj kisika (O) i vodika (H) u vodu (H2O), čija je varijacija energije ili entalpije (ΔH) -285.820 KJ / mol.
Reakcijska entalpija
To je energija oslobođena kemijskom reakcijom pod stalnim tlakom.
Primjer entalpije reakcije je stvaranje metana (CH4) iz spoja ugljika (C) i vodika (H):
C + 2H2 → CH4
Vidi također Kemijska reakcija.
Entalpija rješenja
Odnosi se na količinu topline koju tvar daje ili apsorbira tvar kada se otapa u vodenoj otopini.
Primjer entalpije otopine je ono što se događa pri otapanju sumporne kiseline (H2SW4) u vodi (H2ILI). Količina energije koju kiselina oslobađa toliko je velika da je to rješenje koje se mora koristiti uz određene sigurnosne mjere.
Entalpija neutralizacije
To je energija koja se uhvati ili oslobodi kada se kiselina i baza miješaju, neutralizirajući jedna drugu.
Primjer entalpije neutralizacije to je kad miješamo octenu kiselinu (CH₃COOH) s bikarbonatom (NaHCO₃).
Vidi također Kiseline i baze.
Entalpija izgaranja
To je energija koja se oslobađa kada jedan mol organske tvari reagira s kisikom u zraku i oslobađa ugljični dioksid (CO2).
Primjer entalpije izgaranja je onaj koji nastaje plinom propanom (C3H8), koji oslobađa energiju koja se koristi kao domaće gorivo:
C3H8 + 5 O2 → 3CO2+ 4H2ILI
Besplatno 2.044 x 103 KJ / mol
Promjena entalpije (ΔH) = -2,044x10 3 KJ / mol
Vidi također Izgaranje.
Entalpija raspadanja
To je količina topline ili energije koja se oslobađa kada se mol tvari raspada na jednostavnije elemente.
Primjer entalpije razgradnje je kada se vodikov peroksid ili vodikov peroksid raspadaju stvarajući vodu i kisik:
2H2ILI2→ 2H2O + O2
Otpušta se 96,5KJ / mol
Promjena entalpije (ΔH) = 96,5KJ / mol
Entalpija otapanja
Odnosi se na količinu topline ili energije koju tvar uhvati ili odustane kada se otopini doda više vode.
Primjer entalpije otapanja To je kad u vodu dodamo deterdžent u prahu.
Vidi također Kemijska otopina.
Entalpija fazne promjene
Odnosi se na razmjenu energije koja se događa kada element promijeni stanje (krutina, tekućina ili plin). U tom smislu imamo:
- Fuzijska entalpija: promjena entalpije pri prijelazu iz krutog u tekuće stanje
- Entalpija sublimacije: promjena entalpije pri prijelazu iz krutine u plin.
- Entalpija isparavanja: prijelaz iz tekućine u plin.
Primjer entalpije promjene faze To se događa u vodenom ciklusu, jer kada voda prelazi iz tekućeg u plinovito ili kruto stanje (ili bilo koju njihovu moguću kombinaciju), voda oslobađa ili apsorbira energiju. U ovom slučaju, promjena energije pri prijelazu vode iz tekućine u plin na 100 ° C jednaka je 40,66 KJ / mol.
Vidi također:
- Endotermna reakcija.
- Egzotermna reakcija.
Čemu služi entalpija
Entalpija se koristi za precizno mjerenje varijacija energije koje se javljaju u sustavu, bilo u trenutku uzimanja ili ispuštanja energije u okoliš.
Enthalpija je složen pojam u termodinamici koji se rijetko koristi u svakodnevnom životu, jer ne računamo energiju potrebnu za zagrijavanje vode, na primjer, za čaj. Međutim, moguće je razumjeti kako to funkcionira na svakodnevnom primjeru.
Kad prokuhamo vodu, temperatura joj postupno raste dok ne dosegne točku vrenja (100 ° C). U ovom slučaju govorimo o negativnoj entalpiji, jer je termodinamički sustav morao uzimati energiju iz okoline da bi povećao svoju temperaturu.
S druge strane, kad pustimo da se ta ista voda nakon kuhanja malo ohladi, temperatura joj počinje postupno padati bez potrebe za vanjskom intervencijom. U ovom je slučaju riječ o pozitivnoj entalpiji, budući da se energija ispušta u okoliš.
Entalpija i entropija
Entropija je fizička veličina koja mjeri količinu energije u sustavu koji nije dostupan. Izračunavanjem ove veličine moguće je znati stupanj nereda ili kaosa u strukturi sustava.
Odnos entalpije i entropije dat je ravnotežom sustava. Pri nižoj entalpiji (izmjeni energije), sustav teži ravnoteži; ali istodobno se povećava entropija, jer je veća mogućnost kaosa u sustavu.
Sa svoje strane, minimalna entropija podrazumijeva nižu razinu kaosa i stoga će razmjena energije (entalpija) biti veća.
