Enthalpy: τι είναι, τύπος, τύποι και παραδείγματα

Τι είναι το Enthalpy;

Η ενθαλπία είναι η ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνει ή απορροφά ένα θερμοδυναμικό σύστημα από το περιβάλλον όταν βρίσκεται σε σταθερή πίεση, ενώ το θερμοδυναμικό σύστημα είναι οποιοδήποτε αντικείμενο.

Στη φυσική και τη χημεία, η ενθαλπία είναι μια θερμοδυναμική ποσότητα της οποίας η μονάδα μέτρησης είναι Joules (J) και αντιπροσωπεύεται από το γράμμα H.

Ο τύπος για τον υπολογισμό της ενθαλπίας είναι:

H = E + PV

Πού:

• Το Η είναι ενθαλπία, το Ε είναι η ενέργεια του θερμοδυναμικού συστήματος, το P είναι η πίεση του θερμοδυναμικού συστήματος, το V είναι όγκο.

Σε αυτόν τον τύπο, το προϊόν της πίεσης πολλαπλασιασμένο επί τον όγκο (PV), είναι ίσο με τη μηχανική εργασία που εφαρμόζεται στο σύστημα.

Επομένως, η ενθαλπία ισούται με την ενέργεια ενός θερμοδυναμικού συστήματος συν τη μηχανική εργασία που εφαρμόζεται σε αυτό.

Ωστόσο, η ενθαλπία ενός συστήματος μπορεί να μετρηθεί μόνο τη στιγμή που συμβαίνει μια διακύμανση ενέργειας. Η παραλλαγή, που αντιπροσωπεύεται από το σύμβολο Δ, δημιουργεί έναν νέο τύπο:

ΔH = ΔE + PΔV

Αυτό σημαίνει ότι η διακύμανση στην ενθαλπία (ΔH) είναι ίση με τη διακύμανση της ενέργειας (ΔE) συν τη μηχανική εργασία που εφαρμόζεται στο σύστημα (PΔV).

Το Enthalpy προέρχεται από την ελληνική entálpō , που σημαίνει προσθήκη ή προσθήκη θερμότητας. Ο όρος επινοήθηκε για πρώτη φορά από τον Ολλανδό φυσικό Heike Kamerlingh Onnes, νικητή του βραβείου Νόμπελ Φυσικής το 1913.

Τύποι ενθαλπίας

Υπάρχουν διάφοροι τύποι ενθαλπίας ανάλογα με τις σχετικές ουσίες και διαδικασίες. Όταν η διαδικασία περιλαμβάνει την απελευθέρωση ενέργειας, είναι μια εξώθερμη αντίδραση, ενώ η δέσμευση ενέργειας σημαίνει ότι είναι μια ενδοθερμική αντίδραση.

Με βάση τα παραπάνω, οι ενθαλπίες ταξινομούνται σε:

Ενθαλπία σχηματισμού

Είναι η ενέργεια που απαιτείται για να σχηματιστεί ένα μόλο μιας ουσίας από τα στοιχεία που τη συνθέτουν. Θυμηθείτε ότι το mole είναι η μονάδα μέτρησης της ουσίας που ισοδυναμεί με 6.023x10 ²³ άτομα ή μόρια.

Ένα παράδειγμα ενθαλπίας σχηματισμού είναι η δέσμευση του οξυγόνου (O) και το υδρογόνο (Η) για να σχηματίσει νερό (H ₂ O), του οποίου η παραλλαγή της ενέργειας ή ενθαλπίας (ΑΗ) είναι 285.820 KJ / mol.

Ενθαλπία αντίδρασης

Είναι η ενέργεια που απελευθερώνει μια χημική αντίδραση υπό σταθερή πίεση.

Ένα παράδειγμα ενθαλπίας αντίδρασης είναι ο σχηματισμός μεθανίου (CH4) από την ένωση άνθρακα (C) και υδρογόνου (Η):

C + 2H ₂ → CH ₄

Βλέπε επίσης Χημική αντίδραση.

Ενθαλπία διαλύματος

Αναφέρεται στην ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται ή απορροφάται από μια ουσία όταν διαλύεται σε υδατικό διάλυμα.

Ένα παράδειγμα ενθαλπίας διάλυμα είναι αυτό που συμβαίνει να διαλυθεί θειικό οξύ (H ₂ SO ₄) σε νερό (H ₂ O). Η ποσότητα ενέργειας που απελευθερώνεται από το οξύ είναι τόσο υψηλή που είναι μια λύση που πρέπει να χρησιμοποιηθεί με ορισμένα μέτρα ασφαλείας.

Εξουδετερωτική ενθαλπία

Είναι η ενέργεια που συλλαμβάνεται ή απελευθερώνεται όταν αναμιγνύονται ένα οξύ και μια βάση, εξουδετερώνοντας το ένα το άλλο.

Ένα παράδειγμα ενθαλπίας εξουδετέρωσης είναι όταν αναμιγνύουμε οξικό οξύ (CH₃COOH) με διττανθρακικό (NaHCO3).

Δείτε επίσης Οξέα και βάσεις.

Ενθαλπία καύσης

Είναι η ενέργεια που απελευθερώνεται όταν ένα γραμμομόριο οργανικής ουσίας αντιδρά με οξυγόνο στον αέρα και απελευθερώνει διοξείδιο του άνθρακα (CO _2).

Ένα παράδειγμα ενθαλπίας καύσης είναι αυτό που παράγεται από αέριο προπάνιο (C ₃ H ₈), το οποίο απελευθερώνει ενέργεια που χρησιμοποιείται ως οικιακό καύσιμο:

C ₃ H ₈ + 5 O ₂ → 3CO ₂ + 4H ₂ O

Κυκλοφορίες 2.044 x 10 ³ KJ / mol

Η παραλλαγή ενθαλπίας (ΔΗ) = -2,044x10 ^ 3 KJ / mol

Δείτε επίσης Καύση.

Ενθαλπία αποσύνθεσης

Είναι η ποσότητα θερμότητας ή ενέργειας που απελευθερώνεται όταν ένα γραμμομόριο ουσίας χωρίζεται σε απλούστερα στοιχεία.

Ένα παράδειγμα ενθαλπίας αποσύνθεσης είναι όταν το υπεροξείδιο του υδρογόνου ή το υπεροξείδιο του υδρογόνου αποσυντίθεται για να σχηματίσει νερό και οξυγόνο:

2H ₂ O ₂ → 2H ₂ O + O ₂

96.5KJ / mol απελευθερώνονται

Παραλλαγή ενθαλπίας (ΔΗ) = 96,5KJ / mol

Ενθαλπία διάλυσης

Αναφέρεται στην ποσότητα θερμότητας ή ενέργειας που μια ουσία συλλαμβάνει ή απελευθερώνει όταν προστίθεται περισσότερο νερό στο διάλυμα.

Ένα παράδειγμα ενθαλπίας διάλυσης είναι όταν προσθέτουμε απορρυπαντικό σε σκόνη στο νερό.

Βλέπε επίσης Χημικό διάλυμα.

Φάση αλλαγής ενθαλπίας

Αναφέρεται στην ανταλλαγή ενέργειας που συμβαίνει όταν ένα στοιχείο αλλάζει κατάσταση (στερεό, υγρό ή αέριο). Υπό αυτήν την έννοια έχουμε:

• Ενθαλπία σύντηξης: η αλλαγή της ενθαλπίας κατά τη μετάβαση από στερεό σε υγρό Ενθαλπία εξάχνωσης: η αλλαγή της ενθαλπίας κατά τη μετάβαση από στερεό σε αέριο. Ενθαλπία εξάτμισης: η μετάβαση από υγρό σε αέριο.

Ένα παράδειγμα ενθαλπίας αλλαγής φάσης είναι αυτό που συμβαίνει στον κύκλο νερού, καθώς όταν πηγαίνετε από το υγρό στην αέρια ή στερεά κατάσταση (ή σε οποιονδήποτε από τους πιθανούς συνδυασμούς του) το νερό απελευθερώνει ή απορροφά ενέργεια. Σε αυτήν την περίπτωση, η αλλαγή ενέργειας κατά τη μετάβαση του νερού από υγρό σε αέριο στους 100 ° C είναι ίση με 40,66 KJ / mol.

Δείτε επίσης:

• Ενδοθερμική αντίδραση. Εξωθερμική αντίδραση.

Τι είναι η ενθαλπία;

Το Enthalpy χρησιμεύει για την ακριβή μέτρηση των ενεργειακών παραλλαγών που συμβαίνουν σε ένα σύστημα, είτε κατά τη λήψη ή την απελευθέρωση ενέργειας στο περιβάλλον.

Το Enthalpy είναι μια περίπλοκη έννοια της θερμοδυναμικής που δεν χρησιμοποιείται συνήθως στην καθημερινή ζωή, καθώς δεν υπολογίζουμε την ενέργεια που απαιτείται για τη θέρμανση νερού για τσάι, για παράδειγμα. Ωστόσο, είναι δυνατό να κατανοήσουμε πώς λειτουργεί με ένα καθημερινό παράδειγμα.

Όταν βράζουμε νερό, η θερμοκρασία του αυξάνεται σταδιακά μέχρι να φτάσει στο σημείο βρασμού (100 ° C). Σε αυτήν την περίπτωση, μιλάμε για αρνητική ενθαλπία, καθώς το θερμοδυναμικό σύστημα έπρεπε να πάρει ενέργεια από το περιβάλλον για να αυξήσει τη θερμοκρασία του.

Από την άλλη πλευρά, όταν αφήνουμε το ίδιο νερό να κρυώσει λίγο μετά το βράσιμο, η θερμοκρασία του αρχίζει να μειώνεται σταδιακά χωρίς την ανάγκη εξωτερικής επέμβασης. Σε αυτήν την περίπτωση, είναι μια θετική ενθαλπία, καθώς η ενέργεια απελευθερώνεται στο περιβάλλον.

Ενθαλπία και εντροπία

Η εντροπία είναι μια φυσική ποσότητα που μετρά την ποσότητα ενέργειας σε ένα σύστημα που δεν είναι διαθέσιμο. Με τον υπολογισμό αυτού του μεγέθους είναι δυνατόν να γνωρίζουμε τον βαθμό διαταραχής ή χάους στη δομή ενός συστήματος.

Η σχέση μεταξύ ενθαλπίας και εντροπίας δίνεται από την ισορροπία του συστήματος. Σε λιγότερο ενθαλπία (ανταλλαγή ενέργειας), το σύστημα τείνει να ισορροπεί. αλλά ταυτόχρονα αυξάνεται η εντροπία, καθώς υπάρχει μεγαλύτερη πιθανότητα χάους στο σύστημα.

Από την πλευρά του, μια ελάχιστη εντροπία συνεπάγεται χαμηλότερο επίπεδο χάους και επομένως, η ανταλλαγή ενέργειας (ενθαλπία) θα είναι μεγαλύτερη.