Zarówno w fizyce, jak i chemii pojęcie służy do pomiaru energii zawartej w ciele. Mówimy o entalpia. Jest to rodzaj pomiaru, który wskazuje ilość energii zawartej w ciele lub układzie, który ma określoną objętość, czyli znajduje się pod ciśnieniem i może być wymieniany z otoczeniem. Entalpię systemu reprezentuje litera H, a jednostką fizyczną z nią związaną, wskazującą wartości energii, jest dżul.
W tym artykule przedstawimy wszystkie cechy i znaczenie entalpii.
Główne cechy
Można powiedzieć, że entalpia równa się energii wewnętrznej systemu plus ciśnienie pomnożone przez objętość tego samego układu. Kiedy widzimy, że energia układu, ciśnienie i objętość są funkcjami stanu, entalpia również jest. Oznacza to, że gdy nadejdzie czas, może wystąpić w pewnych końcowych warunkach początkowych, tak że zmienna może pomóc w badaniu całego systemu jako całości.
Pierwszą rzeczą jest wiedzieć, czym jest entalpia formacji. To jest o pochłonięte ciepło tracone przez system, gdy z elementów w stanie normalnym zostanie wyprodukowany 1 mol substancji produktu. Stany te mogą być stałe, ciekłe lub gazowe lub w przypadku roztworu. Stan alotropowy jest najbardziej stabilnym stanem. Na przykład najbardziej stabilnym stanem alotropowym węgla jest grafit, oprócz tego, że jest w normalnych warunkach, w których wartości podciśnienia są 1 atmosfera i temperatura to 25 stopni.
Podkreślamy, że entalpie tworzenia zgodnie z tym, co zdefiniowaliśmy, dotyczą 1 mola wytworzonego związku. W ten sposób, w zależności od ilości istniejących produktów reagentów, reakcja będzie musiała być dostosowana za pomocą współczynników ułamkowych.
Entalpia formacji
Wiemy, że w każdym procesie chemicznym entalpia tworzenia może być zarówno dodatnia, jak i ujemna. Ta entalpia jest dodatnia, gdy reakcja jest endotermiczna. To, że reakcja chemiczna jest endotermiczna, oznacza, że może absorbować ciepło ośrodka. Z drugiej strony, mamy ujemną entalpię, gdy reakcja jest egzotermiczna. To, że reakcja chemiczna jest egzotermiczna, oznacza, że emituje ciepło z układu na zewnątrz.
Aby doszło do egzotermicznej reakcji, reagenty muszą mieć wyższą energię niż produkty. Wręcz przeciwnie, aby zaszła reakcja endotermiczna, reagenty muszą mieć mniej energii niż produkty. Aby równanie chemiczne tego wszystkiego można było dobrze napisać, konieczne jest przestrzeganie prawa zachowania materii. Oznacza to, że równanie chemiczne musi zawierać informacje o stanie fizycznym reagentów i produktów. Nazywa się to stanem agregacji
Trzeba też o tym pamiętać substancje, które są czyste, mają entalpię tworzenia równą zero. Te wartości entalpii uzyskuje się w standardowych warunkach, takich jak te wymienione powyżej, w ich najbardziej stabilnej postaci. W układzie chemicznym, w którym znajdują się reagenty i produkty, entalpia reakcji jest równa entalpii tworzenia w warunkach standardowych.
Wiemy, że wartości entalpii tworzenia niektórych nieorganicznych i organicznych związków chemicznych ustalane są w warunkach 1 atmosfery ciśnienia i 25 stopni temperatury.
Entalpia reakcji
Wspomnieliśmy już, czym jest entalpia formacji. Teraz opiszemy, czym jest entalpia reakcji. Jest to funkcja termodynamiczna, która pomaga obliczyć ciepło, które zostało uzyskane lub ciepło, które zostało dostarczone podczas reakcji chemicznej. Poszukuje się równowagi trenera, pozostaje lub otrzymuje zarówno odczynniki, jak i produkty. Jednym z aspektów, które należy spełnić, aby obliczyć entalpię reakcji, jest to, że sama reakcja musi zachodzić pod stałym ciśnieniem. Innymi słowy, przez cały czas potrzebny do zajścia reakcji chemicznej ciśnienie musi być utrzymywane na stałym poziomie.
Wiemy, że entalpia ma wymiary energii i dlatego jest mierzona w dżulach. Zrozumienie związku entalpii z ciepłem wymienianym podczas reakcji chemicznej konieczne jest przejście do pierwszej zasady termodynamiki. I to jest to, że ta pierwsza zasada mówi nam, że ciepło, które jest wymieniane w procesie termodynamicznym, jest równe zmianie energii wewnętrznej substancji lub substancji biorących udział w procesie oraz pracy wykonanej przez te substancje podczas procesu.
Wiemy, że wszystkie reakcje chemiczne to nic innego jak różne procesy termodynamiczne zachodzące pod określonym ciśnieniem. Najczęstsze wartości ciśnienia podano dla standardowych warunków ciśnienia atmosferycznego. Dlatego wszystkie procesy termodynamiczne, które zachodzą w ten sposób, nazywane są izobarycznymi, ponieważ zachodzą pod stałym ciśnieniem.
Bardzo często nazywa się ciepło entalpią. Jednak musi być bardzo jasne, że to nie to samo, co ciepło, ale wymiana ciepła. Oznacza to, że to nie ciepło może dać lekcję ani ciepło wewnętrzne, które mają reagenty i produkty. To ciepło jest wymieniane w trakcie procesu reakcji chemicznej.
Związek z ciepłem
W przeciwieństwie do tego, o czym mówiliśmy wcześniej, entalpia jest funkcją stanu. Kiedy obliczamy zmianę entalpii, w rzeczywistości obliczamy różnicę dwóch funkcji. Funkcje te zwykle zależą wyłącznie od stanu systemu. Ten stan systemu zmienia się w zależności od energii wewnętrznej i objętości samego systemu. Ponieważ wiemy, że wersja pozostaje niezmienna podczas całej reakcji chemicznej, entalpia reakcji jest niczym innym jak funkcją stanu, która zależy zarówno od energii wewnętrznej, jak i objętości.
Dlatego możemy zdefiniować entalpię reagentów w reakcji chemicznej jako sumę każdego z nich. Z drugiej strony definiujemy to samo, ale w iloczynach jako sumę entalpii wszystkich produktów.
Mam nadzieję, że dzięki tym informacjom dowiesz się więcej o entalpii i jej charakterystyce.