Sekä fysiikassa että kemiassa käytetään konseptia kehon sisältämän energian mittaamiseen. Puhumme entalpia. Se on eräänlainen mittaus, joka osoittaa kehossa tai järjestelmässä olevan energiamäärän, jolla on tietty tilavuus, joka on paineen alla ja joka voidaan vaihtaa ympäristön kanssa. Järjestelmän entalpiaa edustaa kirjain H ja siihen liittyvä fyysinen yksikkö energia-arvojen osoittamiseksi on Joule.
Tässä artikkelissa kerromme sinulle kaikista entalpian ominaisuuksista ja tärkeydestä.
Tärkeimmät ominaisuudet
Voimme sanoa, että entalpia on yhtä suuri kuin järjestelmän sisäinen energia plus paine kerrottuna saman järjestelmän tilavuus. Kun näemme, että järjestelmän energia, paine ja tilavuus ovat tilan funktioita, myös entalpia on. Tämä tarkoittaa, että kun aika tulee, se voi tapahtua tietyissä lopullisissa alkuolosuhteissa, jotta muuttuja voi auttaa tutkimaan koko järjestelmää kokonaisuutena.
Ensimmäinen asia on tietää, mikä on muodostumisen entalpia. Se on noin absorboitu lämpö, jonka järjestelmä on unohtanut, kun 1 mooli tuoteainetta tuotetaan alkuaineista normaalissa tilassa. Nämä tilat voivat olla kiinteitä, nestemäisiä tai kaasumaisia tai liuoksen tapauksessa. Allotrooppinen tila on vakain tila. Esimerkiksi hiilen vakain allotrooppinen tila on grafiitti sen lisäksi, että se on normaaleissa olosuhteissa, joissa masennusarvot ovat 1 ilmakehä ja lämpötila on 25 astetta.
Korostamme, että määritelmän mukaiset muodostumisen entalpiat koskevat 1 moolia tuotettua yhdistettä. Tällä tavoin reaktio täytyy säätää olemassa olevien reagenssituotteiden määrästä jakokertoimilla.
Muodostumisen entalpia
Tiedämme, että missä tahansa kemiallisessa prosessissa muodostumisen entalpia voi olla sekä positiivista että negatiivista. Tämä entalpia on positiivinen, kun reaktio on endoterminen. Se, että kemiallinen reaktio on endoterminen, tarkoittaa, että se voi absorboida väliaineen lämmön. Toisaalta, meillä on negatiivinen entalpia, kun reaktio on eksoterminen. Se, että kemiallinen reaktio on eksoterminen, tarkoittaa, että se lähettää lämpöä järjestelmästä ulkopuolelle.
Jotta eksoterminen reaktio tapahtuisi, reaktanteilla on oltava suurempi energia kuin tuotteilla. Päinvastoin, jotta endoterminen reaktio tapahtuisi, reaktanteilla on oltava vähemmän energiaa kuin tuotteilla. Jotta kaiken tämän kemiallinen yhtälö voidaan kirjoittaa hyvin, on noudatettava aineen säilymisen lakia. Toisin sanoen kemiallisen yhtälön on sisällettävä tietoa reagenssien ja tuotteiden fysikaalisesta tilasta. Tätä kutsutaan aggregaatiotilaksi
Sinun on myös pidettävä tämä mielessä puhtaiden aineiden entalpia on nolla. Nämä entalpian arvot saadaan vakio-olosuhteissa, kuten edellä mainituissa, ja niiden vakain muoto. Kemiallisessa järjestelmässä, jossa on reagoivia aineita ja tuotteita, reaktion entalpia on yhtä suuri kuin muodostumisen entalpia vakio-olosuhteissa.
Tiedämme, että joidenkin epäorgaanisten ja orgaanisten kemiallisten yhdisteiden muodostumisarvojen entalpia määritetään olosuhteissa, joissa on yksi paine-ilmakehä ja 1 asteen lämpötila.
Reaktion entalpia
Olemme jo maininneet, mikä on muodostumisen entalpia. Nyt aiomme kuvata, mikä reaktion entalpia on. Se on termodynaaminen toiminto, joka auttaa Laske saatu lämpö tai kemiallisen reaktion aikana annettu lämpö. Kouluttajan tasapaino haetaan, se jää tai vastaanottaa sekä reagenssit että tuotteet. Yksi näkökohdista, jotka on täytettävä reaktion entalpian laskemiseksi, on se, että itse reaktion on tapahduttava vakiopaineessa. Toisin sanoen, koko kemiallisen reaktion tapahtumiseen kuluvan ajan on paine pidettävä vakiona.
Tiedämme, että entalpialla on energiamittoja ja siksi se mitataan jouleina. Ymmärtää entalpian suhde kemiallisen reaktion aikana vaihdettavaan lämpöön on tarpeen mennä termodynamiikan ensimmäiseen lakiin. Ja se on, että tämä ensimmäinen laki kertoo meille, että termodynaamisessa prosessissa vaihdettava lämpö on yhtä suuri kuin prosessissa mukana olevan aineen tai aineiden sisäisen energian vaihtelu plus mainittujen aineiden prosessin aikana tekemä työ.
Tiedämme, että kaikki kemialliset reaktiot eivät ole muuta kuin erilaiset termodynaamiset prosessit, jotka tapahtuvat tietyllä paineella. Yleisimmät paine-arvot annetaan ilmakehän vakio-olosuhteissa. Siksi kaikkia tällä tavoin tapahtuvia termodynaamisia prosesseja kutsutaan isobaarisiksi, koska ne tapahtuvat vakiopaineessa.
On hyvin yleistä kutsua entalpian lämpöä. On kuitenkin oltava hyvin selvää, että se ei ole sama kuin lämpö, vaan lämmönvaihto. Toisin sanoen se ei ole lämpö, joka voi antaa oppitunnin, tai sisäinen lämpö, joka reagensseilla ja tuotteilla on. Lämpö vaihtuu kemiallisen reaktioprosessin aikana.
Suhde lämpöön
Toisin kuin olemme aiemmin puhuneet, entalpia on valtion toiminto. Kun laskemme entalpian muutoksen, laskemme itse asiassa kahden funktion eron. Nämä toiminnot riippuvat yleensä yksinomaan järjestelmän tilasta. Tämä järjestelmän tila vaihtelee järjestelmän sisäisen energian ja tilavuuden mukaan. Koska tiedämme, että versio pysyy vakiona koko kemiallisen reaktion ajan, reaktion entalpia ei ole muuta kuin tilatoiminto, joka riippuu sekä sisäisestä energiasta että tilavuudesta.
Siksi voimme määritellä reaktanttien entalpian kemiallisessa reaktiossa kunkin niiden summana. Toisaalta määritellään sama asia mutta tuotteissa kaikkien tuotteiden entalpian summa.
Toivon, että näiden tietojen avulla voit oppia lisää entalpiasta ja sen ominaisuuksista.