Mi az entalpia?
Az entalpia az a hőmennyiség, amelyet egy termodinamikai rendszer felszabadít vagy abszorbeál a körülvevő környezetből, ha állandó nyomáson van, és a termodinamikai rendszer bármely tárgyat megért.
A fizikában és a kémiában az entalpia egy termodinamikus mennyiség, amelynek mértékegysége a Joule (J) és a H betű képviseli.
Az entalpia kiszámításának képlete a következő:
H = E + PV
Hol:
- H az entalpia.
- E a termodinamikai rendszer energiája.
- P a termodinamikai rendszer nyomása.
- V a térfogat.
Ebben a képletben a nyomás és a térfogat (PV) szorzatának szorzata megegyezik a rendszerre alkalmazott mechanikai munkával.
Ebből kifolyólag, az entalpia megegyezik a termodinamikai rendszer energiájával és a rá alkalmazott mechanikai munkával.
A rendszer entalpia azonban csak abban a pillanatban mérhető, amikor egy energiaváltozás bekövetkezik. A Δ előjelű variáció új képletet eredményez:
∆H = ∆E + P∆V
Ez azt jelenti, hogy az entalpia változása (∆H) megegyezik az energia változásával (∆E) plusz a rendszerre alkalmazott mechanikai munkával (P∆V).
Az entalpia a görögből származik enthálpō, ami hő hozzáadását vagy hozzáadását jelenti. A kifejezést először Heike Kamerlingh Onnes holland fizikus találta ki, aki 1913-ban elnyerte a fizikai Nobel-díjat.
Az entalpia típusai
Az érintett anyagoktól és folyamatoktól függően az entalpia többféle lehet. Amikor a folyamat magában foglalja az energia felszabadulását, az exoterm reakció, míg az energia megkötése azt jelenti, hogy ez egy endoterm reakció.
A fentiek alapján az entalpia a következőkbe sorolható:
Formáció entalpia
Az az energia szükséges, amely egy anyag anyajegyének kialakításához szükséges az azt alkotó elemekből. Emlékezzünk arra, hogy a mól az anyag mértékegysége 6,023x1023 atomok vagy molekulák.
Példa a kialakulás entalpiájára az oxigén (O) és a hidrogén (H) egyesülése a víz (H2O), amelynek energiája vagy entalpia-variációja (ΔH) -285 820 KJ / mol.
Reakció entalpia
A kémiai reakcióval állandó nyomás alatt felszabaduló energia.
A reakció entalpia példája a metán (CH4) képződése a szén (C) és a hidrogén (H) egyesüléséből:
C + 2H2 → CH4
Lásd még: Kémiai reakció.
Megoldási entalpia
Arra a hőmennyiségre vonatkozik, amelyet egy anyag vizes oldatban oldva ad fel, vagy abszorbeál.
Példa az oldat entalpiájára a kénsav (H2SW4) vízben (H2VAGY). A sav által felszabadított energia mennyisége olyan magas, hogy ez egy megoldás, amelyet bizonyos biztonsági intézkedések mellett kell használni.
Semlegesítő entalpia
Ez az az energia, amelyet megragad vagy felszabadít, ha egy sav és egy bázis keveredik, és semlegesíti egymást.
Példa a semlegesítés entalpiájára amikor ecetsavat (CH₃COOH) keverünk hidrogén-karbonáttal (NaHCO₃).
Lásd még Savak és bázisok.
Az égés entalpiája
Ez az az energia, amely akkor szabadul fel, ha egy mól szerves anyag reagál a levegőben lévő oxigénnel és szén-dioxidot (CO2).
Az égési entalpia példája a propángáz (C3H8), amely otthoni üzemanyagként felhasznált energiát szabadít fel:
C3H8 + 5 O2 → 3CO2+ 4H2VAGY
Ingyenes 2044 x 103 KJ / mol
Az entalpia változás (ΔH) = -2,044x10 3 KJ / mol
Lásd még: Égés.
Bomlási entalpia
Az a hő- vagy energiamennyiség, amely felszabadul, ha egy mól anyag egyszerűbb elemekre bomlik.
Példa a bomlás entalpiájára amikor a hidrogén-peroxid vagy a hidrogén-peroxid bomlik víz és oxigén képződésére:
2H2VAGY2→ 2H2O + O2
96,5KJ / mol szabadul fel
Az entalpia változás (ΔH) = 96,5KJ / mol
Oldódási entalpia
Arra a hő- vagy energiamennyiségre vonatkozik, amelyet egy anyag megragad vagy lead, ha több vizet adnak az oldathoz.
Példa az oldódás entalpiájára Ekkor porított mosószert adunk a vízhez.
Lásd még: Kémiai oldat.
Fázisváltozási entalpia
Arra az energiacserére utal, amely akkor fordul elő, amikor egy elem állapotát megváltoztatja (szilárd, folyékony vagy gáz). Ebben az értelemben:
- Fúziós entalpia: az entalpia változása a szilárd állapotból a folyékony állapotba történő átmenetkor
- A szublimáció entalpiája: az entalpia változása a szilárdból a gázba történő átmenetkor.
- Párolgási entalpia: folyadékból gázba való átjutás.
Példa a fázisváltozás entalpiájára Ez történik a víz körforgásában, mivel amikor a folyadékból gáznemű vagy szilárd állapotba (vagy bármely lehetséges kombinációjukba kerül) a víz felszabadítja vagy elnyeli az energiát. Ebben az esetben az energia változása a víz folyadékból gázba történő átmeneténél 100 ° C-on 40,66 KJ / mol.
Lásd még:
- Endoterm reakció.
- Exoterm reakció.
Mi az entalpia
Az entalpia a rendszerben előforduló energiaváltozások pontos mérésére szolgál, akár az energia felvétele, akár a környezetbe történő kibocsátása idején.
Az entalpia a termodinamika összetett fogalma, amelyet ritkán alkalmaznak a mindennapi életben, mivel nem számoljuk például a teához való víz melegítéséhez szükséges energiát. A mindennapi példával azonban meg lehet érteni, hogyan működik.
Amikor vizet forralunk, hőmérséklete fokozatosan emelkedik, amíg el nem éri a forráspontot (100 ° C). Ebben az esetben negatív entalpiáról beszélünk, mivel a termodinamikai rendszernek energiát kellett vennie a környezetből annak hőmérsékletének növelése érdekében.
Másrészt, amikor hagyjuk, hogy ugyanaz a víz kissé lehűljön forralás után, hőmérséklete fokozatosan csökkenni kezd, külső beavatkozás nélkül. Ebben az esetben pozitív entalpia, mivel az energia felszabadul a környezetbe.
Enthalpia és entrópia
Az entrópia olyan fizikai mennyiség, amely a rendelkezésre álló energiamennyiséget méri egy rendszerben. Ennek a nagyságrendnek a kiszámításával megismerhető a rendellenesség vagy a káosz mértéke a rendszer felépítésében.
Az entalpia és az entrópia kapcsolatát a rendszer egyensúlya adja. Alsó entalpia (energiacsere) esetén a rendszer hajlamos az egyensúlyra; de ugyanakkor az entrópia növekszik, mivel nagyobb a káosz lehetősége a rendszerben.
A maga részéről a minimális entrópia alacsonyabb szintű káoszt jelent, ezért az energiacsere (entalpia) nagyobb lesz.
