Ce este entalpia?
Entalpia este cantitatea de căldură pe care un sistem termodinamic o eliberează sau o absoarbe din mediul înconjurător atunci când este la presiune constantă, înțelegând prin sistem termodinamic orice obiect.
În fizică și chimie, entalpia este o mărime termodinamică a cărei unitate de măsură este Jouli (J) și este reprezentat de litera H.
Formula de calcul al entalpiei este:
H = E + PV
Unde:
- H este entalpia.
- E este energia sistemului termodinamic.
- P este presiunea sistemului termodinamic.
- V este volumul.
În această formulă, produsul presiunii înmulțit cu volumul (PV) este egal cu lucrul mecanic care se aplică sistemului.
Prin urmare, entalpia este egală cu energia unui sistem termodinamic plus munca mecanică aplicată acestuia.
Cu toate acestea, entalpia unui sistem poate fi măsurată numai în momentul în care are loc o schimbare de energie. Variația, reprezentată de semnul Δ, dă naștere unei noi formule:
∆H = ∆E + P∆V
Aceasta înseamnă că modificarea entalpiei (∆H) este egală cu schimbarea energiei (∆E) plus lucrarea mecanică aplicată sistemului (P∆V).
Entalpia provine din greacă enthálpō, ceea ce înseamnă să adăugați sau să adăugați căldură. Termenul a fost inventat pentru prima dată de fizicianul olandez Heike Kamerlingh Onnes, câștigător al Premiului Nobel pentru fizică în 1913.
Tipuri de entalpie
Există mai multe tipuri de entalpie în funcție de substanțele și procesele implicate. Când procesul implică eliberarea de energie, este o reacție exotermă, în timp ce captarea energiei înseamnă că este o reacție endotermă.
Pe baza celor de mai sus, entalpiile sunt clasificate în:
Entalpia de formare
Este energia necesară pentru a forma un mol al unei substanțe din elementele care o compun. Amintiți-vă că alunița este unitatea de măsură a substanței echivalentă cu 6,023x1023 atomi sau molecule.
Un exemplu de entalpie de formare este uniunea oxigenului (O) și a hidrogenului (H) pentru a forma apa (H2O), a cărei variație de energie sau entalpie (ΔH) este -285,820 KJ / mol.
Entalpia de reacție
Este energia eliberată de o reacție chimică sub presiune constantă.
Un exemplu de entalpie de reacție este formarea metanului (CH4) din uniunea carbonului (C) și a hidrogenului (H):
C + 2H2 → CH4
Vezi și Reacția chimică.
Entalpia soluției
Se referă la cantitatea de căldură dată sau absorbită de o substanță atunci când se dizolvă într-o soluție apoasă.
Un exemplu de entalpie de soluție este ceea ce se întâmplă la dizolvarea acidului sulfuric (H2SW4) în apă (H2SAU). Cantitatea de energie eliberată de acid este atât de mare încât este o soluție care trebuie utilizată cu anumite măsuri de siguranță.
Entalpia de neutralizare
Este energia captată sau eliberată atunci când un acid și o bază se amestecă, neutralizându-se reciproc.
Un exemplu de entalpie de neutralizare este atunci când amestecăm acid acetic (CH₃COOH) cu bicarbonat (NaHCO₃).
Vezi și Acizi și baze.
Entalpia de ardere
Este energia eliberată atunci când un mol de substanță organică reacționează cu oxigenul din aer și eliberează dioxid de carbon (CO2).
Un exemplu de entalpie de ardere este cel generat de gazul propan (C3H8), care eliberează energie utilizată ca combustibil casnic:
C3H8 + 5 O2 → 3CO2+ 4H2SAU
Gratuit 2.044 x 103 KJ / mol
Modificarea entalpiei (ΔH) = -2.044x10 3 KJ / mol
Vezi și Combustion.
Entalpia de descompunere
Este cantitatea de căldură sau energie care este eliberată atunci când un mol de substanță se descompune în elemente mai simple.
Un exemplu de entalpie de descompunere este atunci când peroxidul de hidrogen sau peroxidul de hidrogen se descompune pentru a forma apă și oxigen:
2H2SAU2→ 2H2O + O2
Se eliberează 96,5 KJ / mol
Modificarea entalpiei (ΔH) = 96,5KJ / mol
Entalpia de dizolvare
Se referă la cantitatea de căldură sau energie pe care o substanță o captează sau o renunță atunci când se adaugă mai multă apă la soluție.
Un exemplu de entalpie de dizolvare Este atunci când adăugăm detergent praf în apă.
Vezi și Soluția chimică.
Entalpia schimbării fazei
Se referă la schimbul de energie care are loc atunci când un element își schimbă starea (solid, lichid sau gazos). În acest sens avem:
- Entalpia de fuziune: schimbarea entalpiei în tranziția de la starea solidă la cea lichidă
- Entalpia sublimării: schimbarea entalpiei în tranziția de la solid la gaz.
- Entalpia evaporării: trecerea de la lichid la gaz.
Un exemplu de entalpie de schimbare de fază Așa se întâmplă în ciclul apei, deoarece atunci când se trece de la un lichid la o stare gazoasă sau solidă (sau la oricare dintre combinațiile posibile ale acestora) apa eliberează sau absoarbe energie. În acest caz, schimbarea energiei în tranziția apei de la lichid la gaz la 100 ° C este egală cu 40,66 KJ / mol.
Vezi si:
- Reacție endotermică.
- Reacție exotermă.
Pentru ce este entalpia
Entalpia este utilizată pentru a măsura cu precizie variațiile de energie care apar într-un sistem, fie în momentul preluării sau eliberării energiei în mediu.
Entalpia este un concept complex în termodinamică care este rar folosit în viața de zi cu zi, deoarece nu calculăm energia necesară pentru încălzirea apei pentru ceai, de exemplu. Cu toate acestea, este posibil să înțelegem cum funcționează cu un exemplu de zi cu zi.
Când fierbem apă, temperatura acesteia crește progresiv până ajunge la punctul de fierbere (100 ° C). În acest caz, vorbim despre entalpia negativă, deoarece sistemul termodinamic a trebuit să preia energie din mediu pentru a-i crește temperatura.
Pe de altă parte, când lăsăm aceeași apă să se răcească puțin după ce a fiert, temperatura acesteia începe să scadă progresiv fără a fi nevoie de intervenție externă. În acest caz, este o entalpie pozitivă, deoarece energia este eliberată în mediu.
Entalpia și entropia
Entropia este o cantitate fizică care măsoară cantitatea de energie dintr-un sistem care nu este disponibil. Calculând această magnitudine este posibil să se cunoască gradul de tulburare sau haos din structura unui sistem.
Relația dintre entalpie și entropie este dată de echilibrul sistemului. La entalpia inferioară (schimb de energie), sistemul tinde spre echilibru; dar în același timp entropia crește, deoarece există o posibilitate mai mare de haos în sistem.
La rândul său, o entropie minimă implică un nivel mai scăzut de haos și, prin urmare, schimbul de energie (entalpia) va fi mai mare.
