Entalpie: co to je, vzorec, typy a příklady

Co je entalpie?

Entalpie je množství tepla, které termodynamický systém uvolňuje nebo absorbuje z prostředí, které jej obklopuje, když je pod stálým tlakem, což termodynamickému systému rozumí jakýkoli předmět.

Ve fyzice a chemii, entalpie je termodynamická veličina, jejíž měrnou jednotkou jsou Jouly (J) a je reprezentován 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 produkt tlaku vynásobený objemem (PV) rovná mechanické práci, která je aplikována na systém.

Proto, entalpie se rovná energii termodynamického systému plus mechanické práci na něj aplikované.

Entalpii systému však lze měřit pouze v okamžiku, kdy dojde ke změně energie. Variace, představovaná znaménkem Δ, dává vzniknout novému vzorci:

∆H = ∆E + P∆V

To znamená, že změna entalpie (∆H) se rovná změně energie (∆E) plus mechanická práce aplikovaná na systém (P∆V).

Entalpie pochází z řečtiny enthálpō, což znamená přidat nebo přidat teplo. Termín poprvé vytvořil nizozemský fyzik Heike Kamerlingh Onnes, nositel Nobelovy ceny za fyziku v roce 1913.

Typy entalpie

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

Na základě výše uvedeného jsou entalpie rozděleny na:

Entalpie formace

Je to energie, která je nutná k vytvoření molu látky z prvků, které ji tvoří. Připomeňme, že mol je měrná jednotka látky ekvivalentní 6,023x10²³ atomy nebo molekuly.

Příklad entalpie formace je spojení kyslíku (O) a vodíku (H) za vzniku vody (H₂O), jehož změna energie nebo entalpie (ΔH) je -285 820 KJ / mol.

Reakční entalpie

Je to energie uvolněná chemickou reakcí za konstantního tlaku.

Příklad entalpie reakce je tvorba methanu (CH4) spojením uhlíku (C) a vodíku (H):

C + 2H₂ → CH₄

Viz také Chemická reakce.

Entalpie roztoku

Vztahuje se na množství tepla odevzdaného nebo absorbovaného látkou, když se rozpustí ve vodném roztoku.

Příklad entalpie řešení je to, co se stane při rozpuštění kyseliny sírové (H₂SW₄) ve vodě (H₂NEBO). Množství energie uvolněné kyselinou je tak vysoké, že se jedná o roztok, který musí být použit s určitými bezpečnostními opatřeními.

Neutralizační entalpie

Je to energie, která je zachycena nebo uvolněna, když se kyselina a báze smíchají a navzájem se neutralizují.

Příklad entalpie neutralizace to je, když smícháme kyselinu octovou (CH₃COOH) s bikarbonátem (NaHCO₃).

Viz také Kyseliny a zásady.

Entalpie spalování

Je to energie uvolněná, když jeden mol organické látky reaguje s kyslíkem ve vzduchu a uvolňuje oxid uhličitý (CO_2).

Příklad entalpie spalování je to generované propanem (C₃H₈), který uvolňuje energii použitou jako domácí palivo:

C₃H₈ + 5 O.₂ → 3CO₂+ 4H₂NEBO

Zdarma 2044 x 10³ KJ / mol

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

Viz také Spalování.

Entalpie rozpadu

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

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

2H₂NEBO₂→ 2H₂O + O₂

Uvolní se 96,5 kJ / mol

Změna entalpie (ΔH) = 96,5 KJ / mol

Entalpie rozpuštění

Vztahuje se na množství tepla nebo energie, které látka zachytí nebo se vzdá, když se do roztoku přidá více vody.

Příklad entalpie rozpouštění To je, když přidáme práškový prací prostředek do vody.

Viz také Chemický roztok.

Entalpie fázové změny

Vztahuje se k výměně energie, ke které dochází, když prvek změní stav (pevný, kapalný nebo plynný). V tomto smyslu máme:

• Fúzní entalpie: změna entalpie při přechodu z pevného do kapalného stavu
• Entalpie sublimace: změna entalpie při přechodu z pevné látky na plyn.
• Entalpie odpařování: přechod z kapaliny na plyn.

Příklad entalpie fázové změny To se děje ve vodním cyklu, protože při přechodu z kapalného do plynného nebo pevného stavu (nebo v jakékoli z jejich možných kombinací) voda uvolňuje nebo absorbuje energii. V tomto případě se změna energie při přechodu vody z kapaliny na plyn při 100 ° C rovná 40,66 KJ / mol.

Viz také:

• Endotermická reakce.
• Exotermická reakce.

K čemu je entalpie

Entalpie se používá k přesnému měření energetických variací, ke kterým v systému dochází, a to buď v době odběru, nebo při uvolňování energie do prostředí.

Entalpie je komplexní pojem v termodynamice, který se v každodenním životě používá jen zřídka, 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, dokud nedosáhne bodu varu (100 ° C). V tomto případě mluvíme o negativní entalpii, protože termodynamický systém musel odebírat energii z prostředí, aby zvýšil svoji teplotu.

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

Entalpie a entropie

Entropie je fyzikální veličina, která měří množství energie v systému, který není k dispozici. Výpočtem této velikosti je možné znát stupeň poruchy nebo chaosu ve struktuře systému.

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

Minimální entropie ze své strany znamená nižší úroveň chaosu, a proto bude výměna energie (entalpie) větší.