Enthalpy: hvad er det, formel, typer og eksempler

Hvad er Enthalpy?

Enthalpy er den mængde varme, som et termodynamisk system frigiver eller absorberer fra det omgivende miljø, når det er ved et konstant tryk, idet det termodynamiske system er ethvert objekt.

Inden for fysik og kemi er entalpi en termodynamisk mængde, hvis måleenhed er Joules (J) og er repræsenteret med bogstavet H.

Formlen til beregning af entalpien er:

H = E + PV

hvor:

• H er entalpi, E er det termodynamiske systems energi, P er det termodynamiske systems tryk, V er volumen.

I denne formel er produktet af trykket ganget med volumen (PV) lig med det mekaniske arbejde, der påføres systemet.

Derfor er entalpien lig med energien i et termodynamisk system plus det mekaniske arbejde, der anvendes på det.

Imidlertid kan entalpien af ​​et system kun måles i det øjeblik, hvor der sker en energivariation. Variationen, repræsenteret af tegnet Δ, giver anledning til en ny formel:

∆H = ∆E + P∆V

Dette betyder, at variationen i entalpi (∆H) er lig med variationen i energi (∆E) plus det mekaniske arbejde, der anvendes på systemet (P∆V).

Enthalpy kommer fra det græske enthálpō , hvilket betyder at tilføje eller tilføje varme. Begrebet blev først opfundet af den hollandske fysiker Heike Kamerlingh Onnes, vinder af Nobelprisen for fysik i 1913.

Typer entalpi

Der er flere typer enthalpi afhængig af de involverede stoffer og processer. Når processen involverer frigivelse af energi, er det en eksoterm reaktion, mens optagelse af energi betyder, at det er en endoterm reaktion.

Baseret på ovenstående klassificeres entalpier i:

Dannelses entalpi

Det er den energi, der kræves for at danne en mol af et stof fra de elementer, der sammensætter det. Husk, at muldvarpen er måleenheden for stof svarende til 6.023x10 ²³ atomer eller molekyler.

Et eksempel på dannelse enthalpi er bindingen af oxygen (O) og hydrogen (H) til dannelse af vand (H ₂ O), hvis variation af energi eller enthalpi (AH) er 285.820 KJ / mol.

Reaktions entalpi

Det er energien, der frigiver en kemisk reaktion under konstant tryk.

Et eksempel på reaktionsenthalpi er dannelsen af ​​methan (CH4) fra foreningen af ​​carbon (C) og brint (H):

C + 2H ₂ → CH ₄

Se også kemisk reaktion.

Enthalpy af opløsning

Henviser til mængden af ​​frigivet eller absorberet varme af et stof, når det opløses i vandig opløsning.

Et eksempel på opløsning enthalpi er hvad der sker for at opløse svovlsyre (H ₂ SO ₄) i vand (H ₂ O). Mængden af ​​energi frigivet af syren er så høj, at det er en opløsning, der skal bruges med visse sikkerhedsforanstaltninger.

Neutraliserende entalpi

Det er energien, der fanges eller frigøres, når en syre og en base blandes, som neutraliserer hinanden.

Et eksempel på neutraliseringsenthalpi er, når vi blander eddikesyre (CH₃COOH) med bicarbonat (NaHCO3).

Se også Syrer og baser.

Forbrændings entalpi

Det er den energi, der frigives, når en mol organisk stof reagerer med ilt i luften og frigiver kuldioxid (CO _2).

Et eksempel på forbrændingsenthalpi er den, der genereres af propangas (C ₃ H ₈), der frigiver energi, der bruges som husholdningsbrændstof:

C ₃ H ₈ + 5 O ₂ → 3CO ₂ + 4H ₂ O

Frigiver 2.044 x 10 ³ KJ / mol

Entalpien-variation (ΔH) = -2.044x10 ^ 3 KJ / mol

Se også forbrænding.

Nedbrydnings entalpi

Det er mængden af ​​varme eller energi, der frigives, når en mol stof nedbrydes i enklere elementer.

Et eksempel på nedbrydningsenthalpi er, når hydrogenperoxid eller hydrogenperoxid nedbrydes til dannelse af vand og ilt:

2H ₂ O ₂ → 2H ₂ O + O ₂

96,5 KJ / mol frigives

Enthalpy variation (ΔH) = 96,5 KJ / mol

Enthalpy af opløsning

Det henviser til den mængde varme eller energi, som et stof opsamler eller frigiver, når der tilsættes mere vand til opløsningen.

Et eksempel på opløsningsenthalpi er, når vi tilsætter pulveriseret vaskemiddel til vandet.

Se også Kemisk opløsning.

Faseændrings entalpi

Det henviser til den energiudveksling, der opstår, når et element ændrer tilstand (fast, flydende eller gasformigt). I denne forstand har vi:

• Enthalpy af fusion: ændring af enthalpi i overgangen fra faststof til væske Enthalpy of sublimation: ændring af entalpi i overgangen fra faststof til gas. Fordampnings entalpi: overgangen fra væske til gas.

Et eksempel på en faseændringsenthalpi er, hvad der sker i vandcyklussen, da vandet frigiver eller absorberer energi, når det går fra væsken til den gasformige eller faste tilstand (eller en hvilken som helst af dens mulige kombinationer). I dette tilfælde er energiforandringen i vandets overgang fra væske til gas ved 100 ° C lig med 40,66 KJ / mol.

Se også:

• Endotermisk reaktion. Eksoterm reaktion.

Hvad er entalpi til?

Enthalpy bruges til nøjagtigt måling af variationerne i energi, der forekommer i et system, enten når man tager eller frigiver energi i miljøet.

Enthalpy er et komplekst begreb af termodynamik, der normalt ikke bruges i hverdagen, da vi ikke beregner den energi, der er nødvendig for at opvarme vand til te, for eksempel. Det er dog muligt at forstå, hvordan det fungerer med et dagligdags eksempel.

Når vi koger vand, stiger dens temperatur gradvist, indtil det når kogepunktet (100 ° C). I dette tilfælde taler vi om negativ entalpi, da det termodynamiske system skulle tage energi fra miljøet for at øge temperaturen.

På den anden side, når vi lader det samme vand afkøle lidt efter at have været kogt, begynder dets temperatur at falde gradvist uden behov for ekstern indgriben. I dette tilfælde er det en positiv entalpi, da der frigøres energi i miljøet.

Enthalpy og entropi

Entropi er en fysisk mængde, der måler energimængden i et system, der ikke er tilgængeligt. Ved at beregne denne størrelse er det muligt at kende graden af ​​forstyrrelse eller kaos i strukturen i et system.

Forholdet mellem entalpi og entropi er givet ved ligevægten i systemet. Ved mindre entalpi (energiudveksling) har systemet en tendens til ligevægt; men på samme tid øges entropien, da der er en større mulighed for kaos i systemet.

En minimumsantropi indebærer på sin side et lavere niveau af kaos, og derfor vil energiudvekslingen (entalpien) være større.