Sekä fysiikassa että kemiassa käytetään konseptia kehon sisältämän energian mittaamiseen. Puhumme entalpia. Se on eräänlainen mittaus, joka kertoo meille tietyn tilavuuden omaavan kehon tai järjestelmän sisältämän energian määrän, joka on paineen alainen ja joka voidaan vaihtaa ympäristön kanssa. Järjestelmän entalpiaa edustaa kirjain H ja siihen liittyvä fyysinen yksikkö energia-arvojen ilmaisemiseksi on joule.
Tässä artikkelissa kerromme sinulle kaiken entalpian ominaisuudet ja merkitys.
Tärkeimmät ominaisuudet
Voimme sanoa, että entalpia on yhtä suuri kuin järjestelmän sisäinen energia plus paine kerrottuna saman järjestelmän tilavuus. Kun näemme, että järjestelmän energia, paine ja tilavuus ovat tilan funktioita, myös entalpia on. Tämä tarkoittaa, että kun aika tulee, se voi tapahtua tietyissä lopullisissa alkuolosuhteissa, jotta muuttuja voi auttaa tutkimaan koko järjestelmää kokonaisuutena.
Ensimmäinen asia on tietää, mikä on muodostumisen entalpia. Se on noin absorboitu lämpö, ​​jonka järjestelmä on unohtanut, kun 1 mooli tuoteainetta tuotetaan alkuaineista normaalissa tilassa. Nämä tilat voivat olla kiinteitä, nestemäisiä tai kaasumaisia ​​tai liukenevia. Allotrooppinen tila on vakain tila. Esimerkiksi hiilen stabiilin allotrooppinen tila on grafiitti, sen lisäksi, että se löytyy normaaleissa olosuhteissa, joissa painearvot ovat 1 ilmakehä ja lämpötila on 25 astetta. Entalpian tuntemisen merkitys on ratkaisevan tärkeää eri kemiallisiin reaktioihin liittyvän energian ymmärtämisessä sekä reaktioiden analysoinnissa. lämpöaaltojen vaikutuksia.
Korostamme, että määritelmän mukaiset muodostumisen entalpiat koskevat 1 moolia tuotettua yhdistettä. Tällä tavoin reaktio täytyy säätää olemassa olevien reagenssituotteiden määrästä jakokertoimilla.
Muodostumisen entalpia
Tiedämme, että missä tahansa kemiallisessa prosessissa muodostumisen entalpia voi olla sekä positiivista että negatiivista. Tämä entalpia on positiivinen, kun reaktio on endoterminen. Se, että kemiallinen reaktio on endoterminen, tarkoittaa, että se voi absorboida väliaineen lämmön. Toisaalta, meillä on negatiivinen entalpia, kun reaktio on eksoterminen. Se, että kemiallinen reaktio on eksoterminen, tarkoittaa, että se lähettää lämpöä järjestelmästä ulkopuolelle.
Jotta eksoterminen reaktio tapahtuisi, lähtöaineilla on oltava suurempi energia kuin tuotteilla. Päinvastoin, jotta endoterminen reaktio tapahtuisi, lähtöaineilla on oltava vähemmän energiaa kuin tuotteilla. Jotta kaiken tämän kemiallinen yhtälö kirjoitettaisiin oikein, aineen säilymislaki on täytettävä. Toisin sanoen kemiallisen yhtälön tulee sisältää tietoa reaktanttien ja tuotteiden fysikaalisesta tilasta, mikä on avainasemassa kemian tutkimuksessa.
Sinun on myös pidettävä tämä mielessä puhtaiden aineiden entalpia on nolla. Nämä entalpiaarvot löytyvät normaaleissa olosuhteissa, kuten yllä mainituissa, ja vakaimmassa muodossaan. Kemiallisessa järjestelmässä, jossa on reagensseja ja tuotteita, reaktion entalpia on yhtä suuri kuin muodostumisentalpia standardiolosuhteissa.
Reaktion entalpia
Olemme jo maininneet, mikä on muodostumisen entalpia. Nyt aiomme kuvata, mikä reaktion entalpia on. Se on termodynaaminen toiminto, joka auttaa Laske saatu lämpö tai kemiallisen reaktion aikana annettu lämpö. Sekä lähtöaineiden että tuotteiden lämmönvaihdossa pyritään tasapainoon. Yksi näkökohdista, joka on täytettävä reaktioentalpian laskemiseksi, on se, että itse reaktion on tapahduttava vakiopaineessa. Toisin sanoen paineen on pysyttävä vakioarvoissa koko kemiallisen reaktion tapahtumiseen kuluvan ajan.
Tiedämme, että entalpialla on energiamittoja ja siksi se mitataan jouleina. Ymmärtää entalpian suhde kemiallisen reaktion aikana vaihdettavaan lämpöön on tarpeen mennä termodynamiikan ensimmäiseen lakiin. Ja se on, että tämä ensimmäinen laki kertoo meille, että termodynaamisessa prosessissa vaihdettava lämpö on yhtä suuri kuin prosessissa mukana olevan aineen tai aineiden sisäisen energian vaihtelu plus mainittujen aineiden prosessin aikana tekemä työ.
Tiedämme, että kaikki kemialliset reaktiot eivät ole muuta kuin erilaisia ​​termodynaamisia prosesseja, jotka tapahtuvat tietyssä paineessa. Yleisimmät painearvot on annettu normaaleissa ilmanpaineolosuhteissa. Siksi kaikkia tällä tavalla tapahtuvia termodynaamisia prosesseja kutsutaan isobaarisiksi, koska ne tapahtuvat vakiopaineessa.
On hyvin yleistä kutsua entalpian lämpöä. On kuitenkin oltava hyvin selvää, että se ei ole sama kuin lämpö, ​​vaan lämmönvaihto. Toisin sanoen se ei ole lämpö, ​​joka voi antaa oppitunnin, tai sisäinen lämpö, ​​joka reagensseilla ja tuotteilla on. Lämpö vaihtuu kemiallisen reaktioprosessin aikana.
Suhde lämpöön
Toisin kuin aiemmin puhuimme, entalpia on tilafunktio. Kun laskemme entalpian muutoksen, laskemme todella kahden funktion eron. Nämä toiminnot riippuvat yleensä yksinomaan järjestelmän tilasta. Järjestelmän tila vaihtelee itse järjestelmän sisäisen energian ja tilavuuden mukaan. Koska tiedämme, että versio pysyy vakiona koko kemiallisen reaktion ajan, reaktion entalpia ei ole muuta kuin tilatoiminto, joka riippuu sekä sisäisestä energiasta että tilavuudesta.
Siksi voimme määritellä reaktanttien entalpian kemiallisessa reaktiossa kunkin niiden summana. Toisaalta määritellään sama asia mutta tuotteissa kaikkien tuotteiden entalpian summa.
Toivon, että näiden tietojen avulla voit oppia lisää entalpiasta ja sen ominaisuuksista.