Különbség Az Entalpia és A Belső Energia Között

2024 Szerző: Mildred Bawerman | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-16 08:39

Enthalpia vs belső energia

A kémia tanulmányi céljaira az univerzumot rendszerre és környezőre osztjuk ketté. Bármikor a rendszer érdekel bennünket, a többi pedig a környező. Az entalpia és a belső energia két fogalom kapcsolódik a termodinamika első törvényéhez, és leírják a rendszerben zajló reakciókat és a környezőt.

Mi az entalpia?

Amikor egy reakció megtörténik, az elnyeli vagy kifejlesztheti a hőt, és ha a reakciót állandó nyomáson folytatják, akkor ezt a hőt a reakció entalpiájának nevezik. A molekulák entalpiája nem mérhető. Ezért mérjük az entalpia változását a reakció során. Az adott hőmérsékleten és nyomáson lejátszódó reakció entalpia-változását (reactionH) úgy kapjuk meg, hogy a reaktánsok entalpiáját kivonjuk a termékek entalpiájából. Ha ez az érték negatív, akkor a reakció exoterm. Ha az érték pozitív, akkor a reakciót endotermnek mondják. Bármely reaktáns és termékpár közötti entalpia változása független a köztük lévő úttól. Ezenkívül az entalpia változása a reagensek fázisától függ. Például, amikor az oxigén és a hidrogén gázok reakcióba lépnek, vízgőz keletkezik, az entalpia változása -483,7 kJ. Azonban,amikor ugyanazok a reagensek folyékony vizet állítanak elő, az entalpia változása -571,5 kJ.

2H ₂ (g) + O ₂ (g) → 2H ₂ O (g); ∆H = -483,7 kJ

2H ₂ (g) + O ₂ (g) → 2H ₂ O (l); ∆H = -571,7 kJ

Mi a belső energia?

A hő és a munka az energiaátadás két módja. A mechanikai folyamatokban az energia átkerülhet egyik helyről a másikra, de a teljes energiamennyiség megmarad. A kémiai átalakításokban hasonló elv érvényesül. Vegyünk egy reakciót, például a metán elégetését.

CH ₄ + 2 O ₂ → CO ₂ + 2 H ₂ O

Ha a reakció lezárt tartályban megy végbe, csak annyi történik, hogy hő szabadul fel. Ezt a felszabadult enzimet felhasználhatnánk olyan mechanikai munkák elvégzésére, mint például egy turbina vagy gőzgép működtetése, stb. Végtelen sokféleképpen lehet a reakció által előállított energiát felosztani a hő és a munka között. Megállapítást nyert azonban, hogy a kialakult hő és az elvégzett mechanikai munka összege mindig állandó. Ez arra az elképzelésre vezet, hogy a reagensekből a termékekbe való áttérés során van valamilyen tulajdonság, a belső energia (U). A belső energia változását ∆U-ként jelöljük.

∆U = q + w; ahol q a hő és w az elvégzett munka

A belső energiát állapotfüggvénynek nevezzük, mivel annak értéke a rendszer állapotától függ, és nem attól, hogy a rendszer hogyan alakult ebben az állapotban. Vagyis az U változása, amikor az „i” kezdeti állapotból az „f” végállapotba kerül, csak az U értékétől függ a kezdeti és a végső állapotban.

∆U = U _f - U _i

A termodinamika első törvénye szerint egy izolált rendszer belső energiaváltozása nulla. Az univerzum egy elszigetelt rendszer; ezért az univerzum ∆U értéke nulla.

Mi a különbség az entalpia és a belső energia között?

• Az entalpia a következő egyenletben mutatható be, ahol U a belső energia, p a nyomás és V a rendszer térfogata.

H = U + pV

• Ezért a belső energia az entalpia kifejezésen belül van. Az entalpia a következő,

∆U = q + w