Entalpija: što je, formula, vrste i primjeri

Što je entalpija?

Entalpija je količina topline koju termodinamički sustav oslobađa ili apsorbira iz okruženja kad je pod stalnim pritiskom, termodinamički sustav što znači bilo koji objekt.

U fizici i kemiji, entalpija je termodinamička veličina čija je mjerna jedinica Joules (J) i predstavljena je slovom H.

Formula za izračunavanje entalpije je:

H = E + PV

gdje je:

• H je entalpija, E je energija termodinamičkog sustava, P je pritisak termodinamičkog sustava, V je volumen.

U ovoj je formuli produkt tlaka pomnožen s volumenom (PV) jednak mehaničkom radu koji se primjenjuje na sustav.

Stoga je entalpija jednaka energiji termodinamičkog sustava plus mehaničkom radu na njega.

Međutim, entalpija sustava može se mjeriti samo u trenutku kada dođe do promjene energije. Varijacija, predstavljena znakom Δ, daje novu formulu:

∆H = ∆E + P∆V

To znači da je varijacija entalpije (∆H) jednaka varijaciji energije (∆E) plus mehaničkom radu primijenjenom na sustav (P∆V).

Entalpija dolazi od grčkog enthálpō , što znači dodavanje ili dodavanje topline. Izraz je prvi put skovao 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 riječ o endotermičkoj reakciji.

Na temelju navedenog entalpije se razvrstavaju u:

Entalpija formacije

To je energija koja je potrebna da bi se stvorio krt neke tvari iz elemenata koji je sačinjavaju. Podsjetimo da je krt mjerna jedinica jednaka 6.023x10 ²³ atoma ili molekula.

Primjer stvaranja entalpije je vezanje kisika (O) i vodika (H) da se dobije voda (H ₂ O), čiji varijacija energije ili entalpija (AH) je 285,82 tisuća kJ / mol.

Entalpija reakcije

To je energija koja oslobađa kemijsku reakciju pod stalnim pritiskom.

Primjer reakcijske entalpije je stvaranje metana (CH4) iz spoja ugljika (C) i vodika (H):

C + 2H ₂ → CH ₄

Vidi također Kemijska reakcija.

Entalpija otopine

Odnosi se na količinu topline koju oslobađa ili apsorbira tvar otopljena u vodenoj otopini.

Primjer otopine entalpije je ono što se događa za otapanje sumporne kiseline (H ₂ SO ₄) u vodi (H ₂ O). Količina energije koja se oslobađa kiseline toliko je velika da je to rješenje koje se mora koristiti uz određene sigurnosne mjere.

Neutralizacija entalpije

To je energija koja se hvata ili oslobađa kada se pomiješaju kiselina i baza, koje se međusobno neutraliziraju.

Primjer entalpije neutralizacije je kada miješamo octenu kiselinu (CH₃COOH) i bikarbonat (NaHCOH).

Vidi također Kisele 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 (CO _2).

Primjer entalpije izgaranja je ona koja nastaje plinom propanom (C ₃ H ₈), koji oslobađa energiju koja se koristi kao kućno gorivo:

C ₃ H ₈ + 5 O ₂ → 3CO ₂ + 4H ₂ O

Ispušta 2.044 x 10 ³ KJ / mol

Varijacija entalpije (ΔH) = -2.044x10 ^ 3 KJ / mol

Vidi također izgaranje.

Entalpija raspadanja

To je količina topline ili energije koja se oslobađa kada se jedan mol tvari razgradi na jednostavnije elemente.

Primjer entalpije raspadanja je kada se vodikov peroksid ili vodikov peroksid razgrađuje da formira vodu i kisik:

2H ₂ O ₂ → 2H ₂ O O + ₂

Otpušta se 96,5KJ / mol

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

Enthalpija rastvaranja

Odnosi se na količinu topline ili energije koju tvar zarobi ili oslobodi kada se u otopinu doda više vode.

Primjer entalpije otapanja je kada u vodu dodamo deterdžent u prahu.

Vidi također Kemijska otopina.

Entalpija promjene faze

Odnosi se na razmjenu energije koja se događa kada neki element promijeni stanje (čvrsto, tekuće ili plinovito). U tom smislu imamo:

• Entalpija fuzije: promjena entalpije u prelazu iz čvrste u tekuću Entalpija sublimacije: promjena entalpije u prelazu iz čvrste u plinovitu. Entalpija isparavanja: prelazak iz tekućine u plin.

Primjer entalpije promjene faze je ono što se događa u vodenom ciklusu, jer kada ide iz tekućeg u plinovito ili čvrsto stanje (ili bilo koja od mogućih kombinacija), voda oslobađa ili apsorbira energiju. U ovom slučaju je promjena energije u prijelazu vode iz tekuće u plin na 100 ° C jednaka 40,66 KJ / mol.

Vidi također:

• Endotermička reakcija.Eksotermička reakcija.

Što je entalpija?

Entalpija se koristi za precizno mjerenje razlika u energiji koje se pojavljuju u nekom sustavu, bilo prilikom uzimanja ili ispuštanja energije u okoliš.

Entalpija je složen pojam termodinamike koji se obično ne koristi u svakodnevnom životu, jer, primjerice, ne izračunavamo potrebnu energiju za zagrijavanje vode za čaj. Međutim, moguće je razumjeti kako se to radi svakodnevnim primjerom.

Kad prokuhamo vodu, temperatura se postepeno povećava sve dok ne dosegne tačku ključanja (100 ° C). U ovom slučaju govorimo o negativnoj entalpiji, jer je termodinamički sustav morao uzimati energiju iz okoliša da bi povećao svoju temperaturu.

S druge strane, kada pustimo da se ista voda malo ohladi nakon što prokuha, njezina temperatura počinje progresivno padati bez potrebe za vanjskom intervencijom. U ovom slučaju se radi o pozitivnoj entalpiji jer se energija oslobađa u okoliš.

Entalpija i entropija

Entropija je fizička količina koja mjeri količinu energije u sustavu koji nije dostupan. Izračunavanjem ove veličine moguće je znati stupanj poremećaja ili kaosa u strukturi sustava.

Odnos između entalpije i entropije daje ravnoteža sustava. Kod manje entalpije (razmjena energije) sustav teži ravnoteži; ali istodobno se entropija povećava jer postoji veća mogućnost kaosa u sustavu.

Sa svoje strane, minimalna entropija podrazumijeva niži stupanj kaosa, a samim tim i razmjena energije (entalpija) bit će veća.