Entalpia vs energia internă
În scopul studiului 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 degaja căldură, iar 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 de entalpie (∆H) pentru o reacție la o temperatură și presiune date se obține prin scăderea entalpia reactanților din entalpia produselor. Dacă această valoare este negativă, atunci reacția este exotermă. Dacă valoarea este pozitivă, atunci se spune că reacția este endotermă. Modificarea entalpiei dintre orice pereche de reactanți și produși este independentă de calea dintre ei. Mai mult, modificarea 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. Cu toate acestea, atunci când aceiași reactanți reacționează pentru a produce apă lichidă, modificarea entalpiei este de -571,5 kJ.
2H2 (g) +O2 (g) → 2H2O (g); ∆H=-483,7 kJ
2H2 (g) +O2 (g) → 2H2O (l); ∆H=-571,7 kJ
Ce este energia internă?
Căldura și munca sunt două moduri de a transfera energie. 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.
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H 2O
Dacă reacția are loc într-un recipient sigilat, tot ceea ce se întâmplă este că se eliberează căldură. Am putea folosi această enzimă eliberată pentru a efectua lucrări mecanice, cum ar fi pornirea 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. Se constată însă că suma căldurii degajate și a muncii mecanice efectuate este întotdeauna o constantă. Acest lucru duce la ideea că, în trecerea de la reactanți la produse, există o proprietate numită energia internă (U). Modificarea energiei interne se notează ca ∆U.
∆U=q + w; unde q este căldura și w este munca efectuată
Energia internă se numește funcție de stare deoarece valoarea ei depinde de starea sistemului și nu de modul în care sistemul a ajuns în acea stare. Adică schimbarea lui U, la trecerea de la starea inițială „i” la starea finală „f”, depinde doar de valorile lui U în stările inițiale și finale.
∆U=Uf – Ui
Conform primei legi a termodinamicii, modificarea energiei interne a unui sistem izolat este zero. Universul este un sistem izolat; prin urmare, ∆U pentru univers este zero.
Care este diferența dintre entalpie și energia internă?
• Entalpia poate fi prezentată în următoarea ecuație, unde 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
