Enthalpy: co to je, vzorec, typy a příklady

Co je Enthalpy?

Entalpie je množství tepla, které termodynamický systém uvolňuje nebo absorbuje z okolního prostředí, když je pod konstantním tlakem, přičemž termodynamickým systémem je jakýkoli předmět.

Ve fyzice a chemii je entalpie termodynamická veličina, jejíž měrnou jednotkou je Joules (J) a je reprezentována písmenem H.

Vzorec pro výpočet entalpie je:

H = E + PV

Kde:

• H je entalpie, E je energie termodynamického systému, P je tlak termodynamického systému, V je objem.

V tomto vzorci se součin tlaku vynásobeného objemem (PV) rovná mechanické práci, která je aplikována na systém.

Z tohoto důvodu, entalpie je rovna energii termodynamického systému mechanická práce aplikovaného na to.

Avšak entalpii systému lze měřit pouze ve chvíli, kdy dojde ke změně energie. Variace, reprezentovaná znaménkem Δ, dává nový vzorec:

∆H = ∆E + P∆V

To znamená, že kolísání entalpie (∆H) je rovno kolísání energie (∆E) plus mechanické práce aplikované na systém (P∆V).

Enthalpy pochází z řeckého enthálpō , což znamená přidávání nebo přidávání tepla. Termín byl nejprve vytvořen holandským fyzikem Heike Kamerlingh Onnes, vítěz Nobelovy ceny za fyziku v roce 1913.

Druhy entalpie

Existuje několik typů entalpie v závislosti na použitých látkách a procesech. Pokud proces zahrnuje uvolňování energie, jedná se o exotermickou reakci, zatímco zachycení energie znamená, že se jedná o endotermickou reakci.

Na základě výše uvedeného jsou entalpie rozděleny do:

Entalpie formace

Je to energie, která je nutná k vytvoření krtka látky z prvků, které ji tvoří. Připomeňme, že krtek je měrná jednotka látky ekvivalentní 6,023 x 10 ²³ atomů nebo molekul.

Příkladem tvorby entalpie je vázání kyslíku (O) a vodíku (H), za vzniku vody (H ₂ O), jehož změna energie nebo entalpie (AH) je 285820 KJ / mol.

Reakční entalpie

Je to energie, která uvolňuje chemickou reakci za stálého tlaku.

Příkladem reakční entalpie je tvorba metanu (CH4) ze spojení uhlíku (C) a vodíku (H):

C + 2H ₂ → CH ₄

Viz také Chemická reakce.

Entalpie řešení

Odkazuje na množství tepla uvolněného nebo absorbovaného látkou po rozpuštění ve vodném roztoku.

Příkladem řešení entalpie je to, co se stane, aby se vytvořil roztok kyseliny sírové (H ₂ SO ₄) ve vodě (H ₂ O). Množství energie uvolněné kyselinou je tak vysoké, že se jedná o roztok, který musí být používán s určitými bezpečnostními opatřeními.

Neutralizující entalpie

Je to energie, která je zachycena nebo uvolněna při smíchání kyseliny a báze, což se navzájem neutralizuje.

Příkladem neutralizační entalpie je, když smícháme kyselinu octovou (CH₃COOH) s hydrogenuhličitanem (NaHC03).

Viz také Kyseliny a báze.

Spalovací entalpie

Je to energie uvolněná, když jeden mol organické látky reaguje s kyslíkem ve vzduchu a uvolňuje oxid uhličitý (CO _2).

Příkladem entalpie spalování je plyn vznikající propanem (C ₃ H ₈), který uvolňuje energii používanou jako palivo pro domácnost:

C ₃ H ₈ + 5 O ₂ → 3CO ₂ + 4H ₂ O

Uvolňuje 2,044 x 10 ³ kJ / mol

Variace entalpie (AH) = -2,044x10 ^ 3 KJ / mol

Viz také Spalování.

Entalpie rozkladu

Je to množství tepla nebo energie, které se uvolní, když se jeden mol látky rozdělí na jednodušší prvky.

Příkladem entalpie rozkladu je, když se peroxid vodíku nebo peroxid vodíku rozkládá za vzniku vody a kyslíku:

2H ₂ O ₂ → 2 H ₂ O + O ₂

Uvolní se 96,5 KJ / mol

Varianta entalpie (AH) = 96,5 KJ / mol

Entalpie rozpuštění

Označuje množství tepla nebo energie, které látka zachycuje nebo uvolňuje, když je do roztoku přidáno více vody.

Příkladem entalpie rozpouštění je, když do vody přidáváme práškový detergent.

Viz také Chemický roztok.

Entalpie fázové změny

Jedná se o výměnu energie, ke které dochází, když element mění stav (pevný, kapalný nebo plynný). V tomto smyslu máme:

• Entalpie fúze: změna entalpie v přechodu z pevné na kapalinu Entalpie sublimace: změna entalpie v přechodu z pevné na plyn. Entalpie odpařování: průchod z kapaliny do plynu.

Příkladem entalpie fázové změny je to, co se děje ve vodním cyklu, protože při přechodu z kapaliny do plynného nebo pevného stavu (nebo jakékoli její možné kombinace) voda uvolňuje nebo absorbuje energii. V tomto případě je změna energie při přechodu vody z kapaliny na plyn při 100 ° C rovna 40,66 KJ / mol.

Viz také:

• Endotermická reakce.

K čemu je entalpie?

Enthalpy se používá k přesnému měření změn energie, ke kterým dochází v systému, a to buď při odebírání nebo uvolňování energie do životního prostředí.

Entalpie je komplexní pojem termodynamiky, který se obvykle nepoužívá v každodenním životě, protože například nepočítáme energii potřebnou k ohřevu vody na čaj. Je však možné pochopit, jak to funguje s každodenním příkladem.

Když vaříme vodu, její teplota postupně stoupá až dosáhne bodu varu (100 ° C). V tomto případě mluvíme o negativní entalpii, protože termodynamický systém musel odebírat energii z prostředí, aby se zvýšila jeho teplota.

Na druhou stranu, když necháme stejnou vodu trochu po vychladnutí trochu vychladnout, její teplota začne postupně klesat bez potřeby vnějšího zásahu. V tomto případě jde o pozitivní entalpii, protože energie se uvolňuje do životního prostředí.

Entalpie a entropie

Entropie je fyzické množství, které měří množství energie v systému, který není k dispozici. Výpočtem této velikosti je možné znát míru poruchy nebo chaosu ve struktuře systému.

Vztah mezi entalpií a entropií je dán rovnováhou systému. Při menší entalpii (výměna energie) má systém tendenci k rovnováze; ale současně se zvyšuje entropie, protože v systému existuje větší možnost chaosu.

Pro svou část minimální entropie znamená nižší úroveň chaosu, a proto bude energetická výměna (entalpie) větší.