Entalpija: kas tai yra, formulė, tipai ir pavyzdžiai

Kas yra entalpija?

Entalpija yra šilumos kiekis, kurį termodinaminė sistema išskiria arba sugeria iš ją supančios aplinkos, kai ji yra pastovaus slėgio, termodinaminės sistemos suprasdama bet kurį objektą.

Fizikoje ir chemijoje - entalpija yra termodinaminis dydis, kurio matavimo vienetas yra džauliai (J) ir jį žymi raidė H.

Formulė apskaičiuoti entalpiją yra:

H = E + PV

Kur:

• H yra entalpija.
• E yra termodinaminės sistemos energija.
• P yra termodinaminės sistemos slėgis.
• V yra tūris.

Pagal šią formulę slėgio, padauginto iš tūrio (PV), sandauga lygi mechaniniam darbui, kuris taikomas sistemai.

Todėl, entalpija yra lygi termodinaminės sistemos energijai ir jai pritaikytam mechaniniam darbui.

Tačiau sistemos entalpiją galima išmatuoti tik tuo metu, kai įvyksta energijos pokytis. Variacija, kurią žymi ženklas Δ, suteikia naują formulę:

∆H = ∆E + P∆V

Tai reiškia, kad entalpijos pokytis (∆H) yra lygus energijos pokyčiui (∆E) pridėjus sistemai taikomą mechaninį darbą (P∆V).

Entalpija kilusi iš graikų kalbos enthálpō, o tai reiškia pridėti ar pridėti šilumos. Pirmą kartą šį terminą sukūrė olandų fizikas Heike'as Kamerlinghas Onnesas, Nobelio fizikos premijos laureatas 1913 m.

Entalpijos tipai

Priklausomai nuo medžiagų ir procesų, yra keletas entalpijos tipų. Kai procesas apima energijos išsiskyrimą, tai yra egzoterminė reakcija, o energijos gaudymas reiškia, kad tai yra endoterminė reakcija.

Remiantis tuo, kas išdėstyta pirmiau, entalpijos skirstomos į:

Formacijos entalpija

Būtent energija reikalinga medžiagos moliui suformuoti iš ją sudarančių elementų. Primename, kad apgamas yra medžiagos mato vienetas, lygus 6,023x10²³ atomai ar molekulės.

Formavimosi entalpijos pavyzdys yra deguonies (O) ir vandenilio (H) jungtis, kad susidarytų vanduo (H₂O), kurio energijos ar entalpijos kitimas (ΔH) yra -285 820 KJ / mol.

Reakcijos entalpija

Tai energija, išsiskirianti cheminės reakcijos metu esant pastoviam slėgiui.

Reakcijos entalpijos pavyzdys yra metano (CH4) susidarymas jungiantis anglį (C) ir vandenilį (H):

C + 2H₂ → CH₄

Taip pat žr. Cheminė reakcija.

Sprendimo entalpija

Tai reiškia šilumos kiekį, kurį atidavė arba absorbavo medžiaga, ištirpus vandeniniame tirpale.

Tirpalo entalpijos pavyzdys yra tai, kas atsitinka ištirpinant sieros rūgštį (H₂SW₄) vandenyje (H₂ARBA). Rūgšties išskiriamas energijos kiekis yra toks didelis, kad tai yra tirpalas, kurį reikia naudoti laikantis tam tikrų saugos priemonių.

Neutralizavimo entalpija

Tai energija, kuri sulaikoma arba išsiskiria, kai rūgštis ir bazė susimaišo, neutralizuodamos viena kitą.

Neutralizavimo entalpijos pavyzdys tai yra tada, kai sumaišome acto rūgštį (CH₃COOH) su bikarbonatu (NaHCO₃).

Taip pat žiūrėkite Rūgštys ir bazės.

Degimo entalpija

Tai energija, išsiskirianti, kai vienas molis organinės medžiagos reaguoja su ore esančiu deguonimi ir išskiria anglies dioksidą (CO_2).

Degimo entalpijos pavyzdys yra tas, kurį generuoja propano dujos (C.₃H₈), kuri išskiria energiją, kuri naudojama kaip buitinis kuras:

C₃H₈ + 5 O₂ → 3CO₂+ 4H₂ARBA

Nemokama 2044 x 10³ KJ / mol

Entalpijos pokytis (ΔH) = -2,044x10 3 KJ / mol

Taip pat žiūrėkite „Degimas“.

Skilimo entalpija

Tai šilumos ar energijos kiekis, kuris išsiskiria, kai medžiagos molis suyra į paprastesnius elementus.

Skilimo entalpijos pavyzdys yra tada, kai vandenilio peroksidas arba vandenilio peroksidas suyra ir susidaro vanduo ir deguonis:

2H₂ARBA₂→ 2H₂O + O₂

Išleidžiama 96,5KJ / mol

Entalpijos pokytis (ΔH) = 96,5KJ / mol

Tirpimo entalpija

Tai reiškia šilumos ar energijos kiekį, kurį medžiaga sulaiko arba atsisako, kai į tirpalą įpilama daugiau vandens.

Tirpimo entalpijos pavyzdys Tai yra tada, kai į vandenį įpilame miltelių pavidalo ploviklio.

Taip pat žiūrėkite Cheminis tirpalas.

Fazės keitimo entalpija

Tai reiškia energijos mainus, vykstančius pakeitus elemento būseną (kietąjį, skystąjį ar dujinį). Šia prasme mes turime:

• Sintezės entalpija: entalpijos pokytis pereinant iš kietos į skystą būseną
• Sublimacijos entalpija: entalpijos pokytis pereinant nuo kietojo prie dujų.
• Garavimo entalpija: perėjimas iš skysčio į dujas.

Fazių pokyčių entalpijos pavyzdys Taip atsitinka vandens cikle, nes pereidamas iš skysčio į dujinę ar kietą būseną (ar bet kurią iš jų galimų kombinacijų) vanduo išskiria arba sugeria energiją. Šiuo atveju energijos pokytis pereinant iš skysčio į dujas esant 100 ° C temperatūrai yra lygus 40,66 KJ / mol.

Taip pat žiūrėkite:

• Endoterminė reakcija.
• Egzoterminė reakcija.

Kam skirta entalpija

Entalpija naudojama tiksliai išmatuoti energijos pokyčius, atsirandančius sistemoje energijos paėmimo ar išleidimo į aplinką metu.

Entalpija yra sudėtinga termodinamikos sąvoka, kuri retai naudojama kasdieniame gyvenime, nes neskaičiuojame energijos, reikalingos vandeniui, pavyzdžiui, arbatai pašildyti. Tačiau galima suprasti, kaip tai veikia, naudodamas kasdienį pavyzdį.

Verdant vandenį, jo temperatūra laipsniškai kyla, kol pasiekia virimo tašką (100 ° C). Šiuo atveju kalbame apie neigiamą entalpiją, nes termodinaminė sistema turėjo pasiimti energiją iš aplinkos, kad padidintų jos temperatūrą.

Kita vertus, kai užvirus leidžiame tam pačiam vandeniui šiek tiek atvėsti, jo temperatūra ima palaipsniui kristi be išorinio įsikišimo. Šiuo atveju tai yra teigiama entalpija, nes energija patenka į aplinką.

Entalpija ir entropija

Entropija yra fizinis dydis, kuris matuoja energijos kiekį sistemoje, kurios nėra. Apskaičiavus šį dydį galima sužinoti sistemos struktūros sutrikimo laipsnį arba chaosą.

Santykį tarp entalpijos ir entropijos suteikia sistemos pusiausvyra. Esant apatinei entalpijai (energijos mainams), sistema linkusi į pusiausvyrą; bet tuo pačiu padidėja entropija, nes sistemoje yra didesnė chaoso galimybė.

Savo ruožtu minimali entropija reiškia žemesnį chaoso lygį, todėl energijos mainai (entalpija) bus didesni.