Entalpia vs energie internă
În scopuri de studiu în chimie, împărțim universul în două ca sistem și înconjurător. În orice moment, partea care ne interesează este sistemul, iar restul este înconjurător. Entalpia și energia internă sunt două concepte legate de prima lege a termodinamicii și descriu reacțiile care au loc într-un sistem și în împrejurimi.
Ce este Entalpia?
Când are loc o reacție, aceasta poate absorbi sau evolua căldura și, dacă reacția este purtată la presiune constantă, această căldură se numește entalpia reacției. Entalpia moleculelor nu poate fi măsurată. Prin urmare, se măsoară modificarea entalpiei în timpul unei reacții. Modificarea entalpiei (∆H) pentru o reacție la o anumită temperatură și presiune este obținută prin scăderea entalpiei reactanților din entalpia produselor. Dacă această valoare este negativă, atunci reacția este exotermă. Dacă valoarea este pozitivă, atunci reacția se spune că este endotermă. Schimbarea entalpiei între orice pereche de reactanți și produse este independentă de calea dintre ele. Mai mult, schimbarea entalpiei depinde de faza reactanților. De exemplu, atunci când gazele de oxigen și hidrogen reacționează pentru a produce vapori de apă, modificarea entalpiei este de -483,7 kJ. In orice caz,când aceiași reactanți reacționează pentru a produce apă lichidă, modificarea entalpiei este de -571,5 kJ.
2H 2 (g) + O 2 (g) → 2H 2 O (g); ∆H = -483,7 kJ
2H 2 (g) + O 2 (g) → 2H 2 O (l); ∆H = -571,7 kJ
Ce este energia internă?
Căldura și munca sunt două modalități de transfer al energiei. În procesele mecanice, energia poate fi transferată dintr-un loc în altul, dar cantitatea totală de energie este conservată. În transformările chimice, se aplică un principiu similar. Luați în considerare o reacție precum arderea metanului.
CH 4 + 2 O 2 → CO 2 + 2 H 2 O
Dacă reacția are loc într-un recipient sigilat, tot ce se întâmplă este că se eliberează căldură. Am putea folosi această enzimă eliberată pentru a face lucrări mecanice, cum ar fi rularea unei turbine sau a unui motor cu abur etc. Există un număr infinit de moduri prin care energia produsă de reacție ar putea fi împărțită între căldură și lucru. Cu toate acestea, se constată că suma căldurii a evoluat și a muncii mecanice efectuate este întotdeauna o constantă. Acest lucru duce la ideea că, trecând de la reactanți la produse, există o anumită proprietate numită, energia internă (U). Schimbarea energiei interne este denumită ∆U.
∆U = q + w; unde q este căldura și w este munca efectuată
Energia internă este numită funcție de stare, deoarece valoarea ei depinde de starea sistemului și nu de modul în care sistemul a ajuns să fie în starea respectivă. Adică, schimbarea în U, atunci când se trece de la starea inițială „i” la starea finală „f”, depinde doar de valorile lui U în stările inițiale și finale.
∆U = U f - U i
Conform primei legi a termodinamicii, schimbarea energiei interne a unui sistem izolat este zero. Universul este un sistem izolat; prin urmare, ∆U pentru univers este zero.
Care este diferența dintre entalpia și energia internă?
• Entalpia poate fi prezentată în următoarea ecuație în care U este energia internă, p este presiunea și V este volumul sistemului.
H = U + pV
• Prin urmare, energia internă se află în termenul de entalpie. Entalpia este dată ca,
∆U = q + w
