Entalpija: kaj je to, formula, vrste in primeri

Kaj je entalpija?

Entalpija je količina toplote, ki jo termodinamični sistem sprosti ali absorbira iz okolice, ki ga obdaja, ko je pod stalnim pritiskom, s termodinamičnim sistemom pa razume kateri koli predmet.

V fiziki in kemiji entalpija je termodinamična veličina, katere merska enota je Joules (J) in ga predstavlja črka H.

Formula za izračun entalpije je:

H = E + PV

Kje:

• H je entalpija.
• E je energija termodinamičnega sistema.
• P je tlak termodinamičnega sistema.
• V je glasnost.

V tej formuli je zmnožek tlaka, pomnoženega s prostornino (PV), enak mehanskemu delu, ki deluje na sistem.

Zato entalpija je enaka energiji termodinamičnega sistema plus mehansko delo na njem.

Entalpijo sistema pa je mogoče izmeriti le v trenutku, ko pride do spremembe energije. Sprememba, ki jo predstavlja znak Δ, daje novo formulo:

∆H = ∆E + P∆V

To pomeni, da je sprememba entalpije (∆H) enaka spremembi energije (∆E) plus mehansko delo na sistemu (P∆V).

Entalpija prihaja iz grščine enthálpō, kar pomeni dodati ali dodati toploto. Izraz je prvi skoval nizozemski fizik Heike Kamerlingh Onnes, dobitnik Nobelove nagrade za fiziko leta 1913.

Vrste entalpije

Obstaja več vrst entalpije, odvisno od snovi in ​​procesov. Kadar postopek vključuje sproščanje energije, gre za eksotermno reakcijo, medtem ko zajem energije pomeni, da gre za endotermično reakcijo.

Na podlagi navedenega entalpije razvrščamo v:

Entalpija tvorbe

To je energija, ki je potrebna za tvorbo mola snovi iz elementov, ki jo sestavljajo. Spomnimo se, da je mol enota mere snovi, ki ustreza 6,023x10²³ atomi ali molekule.

Primer entalpije tvorbe je zveza kisika (O) in vodika (H), da nastane voda (H₂O), katerega sprememba energije ali entalpije (ΔH) je -285.820 KJ / mol.

Reakcijska entalpija

To je energija, ki jo sprošča kemična reakcija pod stalnim pritiskom.

Primer reakcijske entalpije je tvorba metana (CH4) iz zveze ogljika (C) in vodika (H):

C + 2H₂ → CH₄

Glej tudi Kemijska reakcija.

Entalpija raztopine

Nanaša se na količino toplote, ki jo snov odda ali absorbira, ko se raztopi v vodni raztopini.

Primer entalpije raztopine je tisto, kar se zgodi pri raztapljanju žveplove kisline (H₂SW₄) v vodi (H₂ALI). Količina kisline, ki jo sprošča kislina, je tako velika, da jo je treba uporabiti z določenimi varnostnimi ukrepi.

Nevtralizacijska entalpija

To je energija, ki se zajame ali sprosti, ko se kislina in baza medsebojno nevtralizirata.

Primer entalpije nevtralizacije to je, ko zmešamo ocetno kislino (CH₃COOH) z bikarbonatom (NaHCO₃).

Glej tudi Kisline in baze.

Entalpija zgorevanja

To je energija, ki se sprosti, ko en mol organske snovi reagira s kisikom v zraku in sprosti ogljikov dioksid (CO_2).

Primer entalpije zgorevanja je tista, ki jo ustvarja plin propan (C₃H₈), ki sprošča energijo, ki se uporablja kot domače gorivo:

C₃H₈ + 5 O₂ → 3CO₂+ 4H₂ALI

Brezplačno 2.044 x 10³ KJ / mol

Sprememba entalpije (ΔH) = -2,044x10 3 KJ / mol

Glej tudi zgorevanje.

Entalpija razpada

To je količina toplote ali energije, ki se sprosti, ko mol snovi razpade na preprostejše elemente.

Primer entalpije razgradnje je, ko vodikov peroksid ali vodikov peroksid razpade, da tvori vodo in kisik:

2H₂ALI₂→ 2H₂O + O₂

Sprosti se 96,5 KJ / mol

Sprememba entalpije (ΔH) = 96,5 KJ / mol

Entalpija raztapljanja

Nanaša se na količino toplote ali energije, ki jo snov zajame ali se ji odpove, ko raztopini dodamo več vode.

Primer entalpije raztapljanja Takrat v vodo dodamo detergent v prahu.

Glej tudi Kemična raztopina.

Entalpija fazne spremembe

Nanaša se na izmenjavo energije, ki se zgodi, ko element spremeni stanje (trdno, tekoče ali plinsko). V tem smislu imamo:

• Fuzijska entalpija: sprememba entalpije pri prehodu iz trdnega v tekoče stanje
• Entalpija sublimacije: sprememba entalpije pri prehodu iz trdne snovi v plin.
• Entalpija izhlapevanja: prehod iz tekočine v plin.

Primer entalpije fazne spremembe To se zgodi v vodnem krogu, saj pri prehodu iz tekočega v plinasto ali trdno stanje (ali katero koli možno kombinacijo) voda sprosti ali absorbira energijo. V tem primeru je sprememba energije pri prehodu vode iz tekočine v plin pri 100 ° C enaka 40,66 KJ / mol.

Poglej tudi:

• Endotermična reakcija.
• Eksotermna reakcija.

Za kaj je entalpija

Entalpija se uporablja za natančno merjenje sprememb energije, ki se pojavijo v sistemu, bodisi v času odvzema ali sproščanja energije v okolje.

Entalpija je v termodinamiki zapleten pojem, ki se v vsakdanjem življenju redko uporablja, saj na primer ne izračunamo energije, potrebne za ogrevanje vode za čaj. Vendar je mogoče razumeti, kako to deluje, z vsakodnevnim primerom.

Ko vodo zavremo, njena temperatura postopoma narašča, dokler ne doseže vrelišča (100 ° C). V tem primeru govorimo o negativni entalpiji, saj je moral termodinamični sistem vzeti energijo iz okolja, da bi zvišal svojo temperaturo.

Po drugi strani pa, ko pustimo, da se ista voda po prekuhavanju nekoliko ohladi, začne njena temperatura postopoma upadati brez potrebe po zunanjem poseganju. V tem primeru gre za pozitivno entalpijo, saj se energija sprošča v okolje.

Entalpija in entropija

Entropija je fizična količina, ki meri količino energije v sistemu, ki ni na voljo. Z izračunom te velikosti je mogoče spoznati stopnjo neurejenosti ali kaosa v strukturi sistema.

Razmerje med entalpijo in entropijo podaja ravnotežje sistema. Pri nižji entalpiji (izmenjavi energije) sistem teži k ravnotežju; vendar se hkrati povečuje entropija, saj obstaja večja možnost kaosa v sistemu.

Minimalna entropija pa pomeni nižjo raven kaosa, zato bo izmenjava energije (entalpija) večja.