Enthalpy: hva er det, formel, typer og eksempler

Hva er entalpi?

Enthalpy er mengden varme som et termodynamisk system frigjør eller absorberer fra omgivelsene som omgir det når det er under konstant trykk, og forstå det som et termodynamisk system.

I fysikk og kjemi, entalpi er en termodynamisk størrelse hvis måleenhet er Joules (J) og er representert med bokstaven H.

Formelen for å beregne entalpi er:

H = E + PV

Hvor:

• H er entalpi.
• E er energien til det termodynamiske systemet.
• P er trykket fra det termodynamiske systemet.
• V er volumet.

I denne formelen er produktet av trykket multiplisert med volumet (PV), lik det mekaniske arbeidet som påføres systemet.

Derfor, entalpi er lik energien til et termodynamisk system pluss det mekaniske arbeidet som påføres det.

Imidlertid kan entalpi av et system bare måles i det øyeblikket når det skjer en energiendring. Variasjonen, representert med tegnet Δ, gir opphav til en ny formel:

∆H = ∆E + P∆V

Dette betyr at endringen i entalpi (∆H) er lik endringen i energi (∆E) pluss det mekaniske arbeidet som påføres systemet (P∆V).

Enthalpy kommer fra gresk enthálpō, som betyr å tilføre eller tilsette varme. Begrepet ble først laget av den nederlandske fysikeren Heike Kamerlingh Onnes, vinneren av Nobelprisen i fysikk i 1913.

Enthalpytyper

Det er flere typer entalpi, avhengig av hvilke stoffer og prosesser som er involvert. Når prosessen innebærer frigjøring av energi, er det en eksoterm reaksjon, mens fangst av energi betyr at det er en endoterm reaksjon.

Basert på ovenstående klassifiseres entalpier i:

Dannelse entalpi

Det er energien som kreves for å danne et mol av et stoff fra elementene som komponerer det. Husk at føflekken er måleenheten for stoff som tilsvarer 6.023x10²³ atomer eller molekyler.

Et eksempel på dannelse entalpi er foreningen av oksygen (O) og hydrogen (H) for å danne vann (H₂O), hvis energi eller entalpi-variasjon (ΔH) er -285,820 KJ / mol.

Reaksjon entalpi

Det er energien som frigjøres ved en kjemisk reaksjon under konstant trykk.

Et eksempel på reaksjonsentalpi er dannelsen av metan (CH4) fra foreningen av karbon (C) og hydrogen (H):

C + 2H₂ → CH₄

Se også Kjemisk reaksjon.

Løsning entalpi

Det refererer til mengden varme gitt opp eller absorbert av et stoff når det oppløses i vandig løsning.

Et eksempel på løsnings entalpi er det som skjer når man løser opp svovelsyre (H₂SW₄) i vann (H₂ELLER). Mengden energi som frigjøres av syren er så høy at det er en løsning som må brukes med visse sikkerhetstiltak.

Nøytraliserings entalpi

Det er energien som fanges opp eller frigjøres når en syre og en base blandes, nøytraliserer hverandre.

Et eksempel på entalpi av nøytralisering det er når vi blander eddiksyre (CH2COOH) med bikarbonat (NaHCO2).

Se også Syrer og baser.

Forbrenningens entalpi

Det er energien som frigjøres når ett mol organisk stoff reagerer med oksygen i luften og frigjør karbondioksid (CO_2).

Et eksempel på forbrenningens entalpi er det som genereres av propangass (C₃H₈), som frigjør energi som brukes som husholdningsdrivstoff:

C₃H₈ + 5 O₂ → 3CO₂+ 4H₂ELLER

Gratis 2044 x 10³ KJ / mol

Entalpiendringen (ΔH) = -2,044x10 3 KJ / mol

Se også forbrenning.

Forfall entalpi

Det er mengden varme eller energi som frigjøres når en mol stoff brytes ned i enklere grunnstoffer.

Et eksempel på entalpi av nedbrytning er når hydrogenperoksid eller hydrogenperoksid brytes ned for å danne vann og oksygen:

2H₂ELLER₂→ 2H₂O + O₂

96,5 KJ / mol frigjøres

Entalpiendringen (ΔH) = 96,5 KJ / mol

Oppløsnings entalpi

Det refererer til mengden varme eller energi som et stoff fanger opp eller gir opp når mer vann tilsettes løsningen.

Et eksempel på entalpi av oppløsning Det er når vi tilfører vaskemiddel i pulverform til vannet.

Se også Kjemisk løsning.

Faseendrings entalpi

Det refererer til energiutvekslingen som oppstår når et element endrer tilstand (fast, væske eller gass). I denne forstand har vi:

• Fusjons entalpi: entalpiendringen i overgangen fra fast til flytende tilstand
• Enthalpy av sublimering: entalpiendringen i overgangen fra fast til gass.
• Enthalpi av fordampning: overgangen fra væske til gass.

Et eksempel på faseendringsentalpi Dette er hva som skjer i vannsyklusen, siden vann fra en væske til en gassform eller fast tilstand (eller noen av deres mulige kombinasjoner) frigjør eller absorberer energi. I dette tilfellet er energiendringen i overgangen av vann fra væske til gass ved 100 ° C lik 40,66 KJ / mol.

Se også:

• Endoterm reaksjon.
• Eksoterm reaksjon.

Hva er entalpi for

Enthalpy brukes til å nøyaktig måle energivariasjonene som oppstår i et system, enten på tidspunktet for å ta eller frigjøre energi til miljøet.

Enthalpy er et komplekst begrep innen termodynamikk som sjelden brukes i hverdagen, da vi ikke beregner energien som kreves for å varme opp vann til for eksempel te. Det er imidlertid mulig å forstå hvordan det fungerer med et dagligdags eksempel.

Når vi koker vann, stiger temperaturen gradvis til den når kokepunktet (100 ° C). I dette tilfellet snakker vi om negativ entalpi, siden det termodynamiske systemet måtte ta energi fra miljøet for å øke temperaturen.

På den annen side, når vi lar det samme vannet avkjøles litt etter å ha blitt kokt, begynner temperaturen gradvis å synke uten behov for ekstern intervensjon. I dette tilfellet er det positiv entalpi, siden energi slippes ut i miljøet.

Enthalpy og entropi

Entropi er en fysisk størrelse som måler mengden energi i et system som ikke er tilgjengelig. Ved å beregne denne størrelsen er det mulig å vite graden av forstyrrelse eller kaos i strukturen til et system.

Forholdet mellom entalpi og entropi er gitt av systemets likevekt. Ved lavere entalpi (energiutveksling) har systemet en tendens til likevekt; men samtidig øker entropien, siden det er større mulighet for kaos i systemet.

For sin del innebærer en minimum entropi et lavere nivå av kaos, og derfor vil energiutvekslingen (entalpi) være større.