Какво е енталпия?

Енталпията е количеството топлина, което термодинамичната система освобождава или абсорбира от околната среда, когато е под постоянно налягане, разбирайки от термодинамичната система всеки обект.

видове

Във физиката и химията, енталпия е термодинамична величина, чиято мерна единица е джаулите (J) и се представя с буквата Н.

Формулата за изчисляване на енталпия е:

  • Н е енталпия.
  • E е енергията на термодинамичната система.
  • P е налягането на термодинамичната система.
  • V е обемът.

В тази формула произведението на налягането, умножено по обема (PV), е равно на механичната работа, приложена към системата.

Следователно, енталпията е равна на енергията на термодинамичната система плюс механичната работа, приложена към нея.

Енталпията на системата обаче може да бъде измерена само в момента, когато настъпи енергийна промяна. Вариацията, представена от знака Δ, поражда нова формула:

Това означава, че промяната в енталпията (∆H) е равна на промяната в енергията (∆E) плюс механичната работа, приложена към системата (P∆V).

Енталпията идва от гръцкото enthálpō, което означава добавяне или добавяне на топлина. Терминът е въведен за първи път от холандския физик Хайке Камерлинг Онс, носител на Нобелова награда за физика през 1913 г.

Видове енталпия

Има няколко вида енталпия в зависимост от включените вещества и процеси. Когато процесът включва освобождаване на енергия, това е екзотермична реакция, докато улавянето на енергия означава, че това е ендотермична реакция.

Въз основа на горното, енталпиите се класифицират като:

Енталпия на формация

Именно енергията е необходима за образуване на мол на вещество от елементите, които го съставят. Не забравяйте, че молът е мерната единица на веществото, еквивалентна на 6,023x10 23 атома или молекули.

Пример за енталпия на образуването е съединението на кислорода (O) и водорода (H), за да се образува вода (H2O), чието изменение в енергията или енталпията (ΔH) е -285 820 KJ/mol.

Енталпия на реакцията

Това е енергията, отделяна от химическа реакция под постоянно налягане.

Пример за реакционна енталпия е образуването на метан (СН4) от съединението на въглерод (С) и водород (Н):

Енталпия на разтвора

Отнася се за количеството топлина, пренесено или абсорбирано от вещество, когато то се разтваря във воден разтвор.

Пример за енталпия на разтвора Това се случва, когато сярната киселина (H2SO4) се разтвори във вода (H2O). Количеството енергия, отделяно от киселината, е толкова високо, че е решение, което трябва да се използва с определени мерки за безопасност.

Енталпия на неутрализация

Това е енергията, която се улавя или освобождава, когато киселина и основа се смесят, неутрализирайки.

Пример за енталпия на неутрализация е когато смесваме оцетна киселина (CH₃COOH) с бикарбонат (NaHCO₃).

Енталпия на горенето

Това е енергията, освободена, когато един мол органично вещество реагира с кислород във въздуха и освобождава въглероден диоксид (CO2).

Пример за енталпия на горенето е този, генериран от пропан газ (C3H8), който отделя енергия, която се използва като битово гориво:

Освобождава 2,044 x 10 3 KJ/mol

Промяната на енталпията (ΔH) = -2,044x10 ^ 3 KJ/mol

Енталпия на разпад

Това е количеството топлина или енергия, което се отделя, когато мол вещество се разлага на по-прости елементи.

Пример за енталпия на разлагане е, когато водородният прекис или водородният прекис се разлага, образувайки вода и кислород:

96.5KJ/mol се освобождават

Промяната на енталпията (ΔH) = 96.5KJ/mol

Енталпия на разтваряне

Отнася се за количеството топлина или енергия, което дадено вещество улавя или се отказва, когато към разтвора се добави повече вода.

Пример за енталпия на разтваряне е когато добавяме прахообразен препарат към водата.

Енталпия на фазова промяна

То се отнася до енергийния обмен, който възниква, когато елементът промени състоянието си (твърдо, течно или газово). В този смисъл имаме:

  • Енталпия на сливане: промяната на енталпията при прехода от твърдо в течно състояние
  • Енталпия на сублимация: промяната на енталпията при прехода от твърдо вещество към газ.
  • Енталпия на изпарение: преходът от течност към газ.

Пример за енталпия на фазова промяна Това се случва във водния цикъл, тъй като когато преминава от течно в газообразно или твърдо състояние (или някоя от възможните им комбинации), водата освобождава или абсорбира енергия. В този случай енергийната промяна при прехода на вода от течност към газ при 100 ° C е равна на 40,66 KJ/mol.

За какво е енталпия

Енталпията се използва за точно измерване на енергийните вариации, които се случват в дадена система, или когато се приема или отделя енергия в околната среда.

Енталпията е сложна концепция за термодинамика, която рядко се използва в ежедневието, тъй като например не изчисляваме енергията, необходима за нагряване на вода за чай. Възможно е обаче да се разбере как работи с всекидневен пример.

Когато кипнем вода, нейната температура постепенно се повишава, докато достигне точката на кипене (100 ° C). В този случай говорим за отрицателна енталпия, тъй като термодинамичната система трябваше да взема енергия от околната среда, за да повиши температурата си.

От друга страна, когато оставим същата вода да се охлади малко след преваряването, нейната температура започва постепенно да спада без нужда от външна намеса. В този случай това е положителна енталпия, тъй като енергията се отделя в околната среда.

Енталпия и ентропия

Ентропията е физическа величина, която измерва количеството енергия в система, която не е налична. Чрез изчисляване на тази величина е възможно да се знае степента на разстройство или хаос в структурата на системата.

Връзката между енталпията и ентропията се дава от равновесието на системата. При по-ниска енталпия (енергиен обмен), системата се стреми към равновесие; но в същото време ентропията се увеличава, тъй като има по-голяма възможност за хаос в системата.

От своя страна, минималната ентропия предполага по-ниско ниво на хаос и следователно енергийният обмен (енталпия) ще бъде по-голям.