Entalpia: mi ez, képlet, típusok és példák

Mi az Enthalpy?

Az entalpia az a hőmennyiség, amelyet egy termodinamikai rendszer felszabadít vagy elnyel a környező környezetből, amikor állandó nyomáson van, a termodinamikai rendszer bármely tárgyat jelent.

A fizika és a kémia esetében az entalpia termodinamikai mennyiség, amelynek mértékegysége Joules (J), és H betű képviseli.

Az entalpia kiszámításához használt képlet:

H = E + PV

hol:

• H entalpia, E a termodinamikai rendszer energiája, P a termodinamikai rendszer nyomása, V térfogata.

Ebben a képletben a nyomás szorzata, szorozva a térfogattal (PV), megegyezik a rendszer mechanikai munkájával.

Ezért az entalpia megegyezik a termodinamikai rendszer energiájával és a rá alkalmazott mechanikai munkával.

A rendszer entalpiáját azonban csak abban a pillanatban lehet mérni, amikor egy energiaváltozás bekövetkezik. A variáció, amelyet az Δ jel képvisel, új képletet eredményez:

∆H = ∆E + P∆V

Ez azt jelenti, hogy az entalpia variációja (∆H) megegyezik az energiaváltozással (∆E), plusz a rendszerre alkalmazott mechanikai munka (P∆V).

Az entalpia a görög enthálpō- ból származik, ami hő hozzáadását vagy hozzáadását jelenti. A kifejezést először Heike Kamerlingh Onnes, a holland fizikus hozta létre, aki 1913-ban a Nobel fizikai díjat nyert.

Az entalpia típusai

Az entalpia többféle típusa létezik, az érintett anyagoktól és folyamatoktól függően. Ha a folyamat magában foglalja az energia felszabadítását, akkor ez exoterm reakció, míg az energia elfogása azt jelenti, hogy endoterm reakció.

A fentiek alapján az entalpiákat az alábbiak szerint osztályozzuk:

Formáció entalpia

Ez az energia szükséges ahhoz, hogy egy anyag molot képezzen az alkotó elemekből. Emlékezzünk arra, hogy a mól az anyag mértékegysége, amely egyenértékű 6,023x10 ²³ atommal vagy molekulával.

Az entalpia kialakulásának egyik példája az oxigén (O) és a hidrogén (H) egyesülése víz (H ₂ O) előállításához, amelynek energia- vagy entalpiaváltozása (ΔH) -285,820 KJ / mol.

Reakciós entalpia

Állandó nyomás alatt az energia bocsátja ki a kémiai reakciót.

A reakció entalpia példája a metán (CH4) képződése a szén (C) és a hidrogén (H) egyesüléséből:

C + 2H ₂ → CH ₄

Lásd még: Kémiai reakció.

Az oldat entalpiája

Az anyag felszabadult vagy elnyelt hőmennyiségére vonatkozik, ha vizes oldatban oldódik.

Egy példa a megoldás entalpia, hogy mi történik, hogy feloldódjon a kénsav (H ₂ SO ₄) vízzel (H ₂ O). A sav által felszabadított energia olyan magas, hogy ezt a megoldást bizonyos biztonsági intézkedésekkel kell használni.

Semlegesítő entalpia

Ezt az energiát fogják fel vagy szabadítják fel, amikor egy sav és egy bázis összekeverednek, semlegesítik egymást.

A semlegesítő entalpia példája az, amikor ecetsavat (CH2COOH) és hidrogénkarbonátot (NaHC03) keverünk.

Lásd még Savak és bázisok.

Égési entalpia

Ez az a felszabaduló energia, amikor egy mol szerves anyag reagál az oxigénnel a levegőben, és széndioxidot (CO ₂₎ szabadít fel .

Az égési entalpia példája a propángáz (C ₃ H ₈) által generált energia, amely felszabadítja a háztartási üzemanyagként felhasznált energiát:

C ₃ H ₈ + 5 O ₂ → ₃ CO ₂ + 4 H ₂ O

Kibocsátás 2,044 x 10 ³ KJ / mol

Az entalpia variáció (ΔH) = -2,044x10 ^ 3 KJ / mol

Lásd még: Égés.

Bomlás entalpia

Ez az a hő- vagy energiamennyiség, amely felszabadul, amikor egy anyag anyagot egyszerűbb elemekre bontanak.

A bomlás entalpia példája az, amikor a hidrogén-peroxid vagy a hidrogén-peroxid bomlik, hogy vizet és oxigént képezzen:

2H ₂ O ₂ → ₂ H ₂ O + O ₂

96,5KJ / mol szabadul fel

Entalpia variáció (ΔH) = 96,5 KJ / mol

Az oldódás entalpia

Az a hő- vagy energiamennyiség, amelyet egy anyag elfog vagy bocsát ki, amikor több vizet adnak az oldathoz.

Az oldódási entalpia példája az, amikor poros mosószert adunk a vízhez.

Lásd még: Kémiai oldat.

Fázisváltozás entalpia

Az energiacserére utal, amely akkor történik, amikor egy elem megváltozik (szilárd, folyékony vagy gáznemű). Ebben az értelemben:

• A fúzió entalpiája: az entalpia változása a szilárd anyagból folyékonyá történő átalakuláskor. A szublimációs entalpia: az entalpia változása a szilárd anyagból gázzá történő átmenetben. Párolgási entalpia: folyadékról gázra jutás.

A fáziskódos entalpia példája az, ami történik a vízciklusban, mivel a folyadék felől a gáznemű vagy szilárd állapotba (vagy annak lehetséges kombinációiba) a víz felszabadítja vagy elnyeli az energiát. Ebben az esetben a víz folyadékról gázzá történő átalakulásának energiaváltozása 100 ° C-on 40,66 KJ / mol.

Lásd még:

• Endoterm reakció.Exoterm reakció.

Mi az entalpia?

Az entalpiát arra használják, hogy pontosan megmérjék a rendszerben fellépő energiaváltozásokat, akár energia felvétele, akár környezetbe juttatása során.

Az entalpia a termodinamika komplex fogalma, amelyet általában nem használnak a mindennapi életben, mivel nem számoljuk például a tea vízének melegítéséhez szükséges energiát. A hétköznapi példákkal azonban megérthetjük, hogyan működik.

Amikor vizet forralunk, hőmérséklete fokozatosan emelkedik, amíg el nem éri a forráspontot (100 ° C). Ebben az esetben a negatív entalpiáról beszélünk, mivel a termodinamikai rendszernek energiát kellett a környezetről vennie annak hőmérsékletének növelése érdekében.

Másrészt, ha hagyjuk, hogy ugyanazt a vizet kissé lehűljön főzés után, hőmérséklete fokozatosan csökkenni kezd külső beavatkozás nélkül. Ebben az esetben ez pozitív entalpia, mivel az energia a környezetbe kerül.

Entalpia és entrópia

Az entrópia egy olyan fizikai mennyiség, amely a rendelkezésre nem álló rendszer energiamennyiségét méri. Ennek a nagyságrendnek a kiszámításával meg lehet tudni a rendellenesség vagy a káosz mértékét a rendszer felépítésében.

Az entalpia és az entrópia kapcsolatát a rendszer egyensúlya adja. Kevésbé entalpia esetén (energiacsere) a rendszer hajlamos egyensúlyba lépni; ugyanakkor az entrópia növekszik, mivel nagyobb a káosz esélye a rendszerben.

A minimális entrópia viszont alacsonyabb szintű káoszt jelent, ezért az energiacsere (entalpia) nagyobb lesz.