Kluczowa różnica między entalpią a ciepłem polega na tym, że entalpia to ilość ciepła przenoszonego podczas reakcji chemicznej pod stałym ciśnieniem, podczas gdy ciepło jest formą energii.
Dla celów badawczych w chemii dzielimy wszechświat na dwa: system i otoczenie. Przedmiotem naszych badań jest system, reszta to otoczenie. Ciepło i entalpia to dwa terminy opisujące przepływ energii i właściwości systemu.
ZAWARTOŚĆ
1. Przegląd i kluczowa różnica
2. Co to jest entalpia?
3. Co to jest ciepło?
4. Porównanie obok siebie – entalpia vs ciepło w formie tabelarycznej
5. Podsumowanie
Co to jest entalpia?
W termodynamice całkowita energia układu jest energią wewnętrzną. Energia wewnętrzna określa całkowitą energię kinetyczną i potencjalną cząsteczek w układzie. Energię wewnętrzną systemu można zmienić, wykonując prace w systemie lub go podgrzewając. Jednak zmiana energii wewnętrznej nie jest równa energii, która przenosi się w postaci ciepła, gdy system jest w stanie zmienić swoją objętość.
Entalpia jest właściwością termodynamiczną i możemy ją oznaczyć przez H. Matematyczna zależność dla tego terminu jest następująca:
H = U + PV
Tutaj H to entalpia, a U to energia wewnętrzna, P to ciśnienie, a V to objętość układu. To równanie pokazuje, że energia dostarczana w postaci ciepła przy stałym ciśnieniu jest równa zmianie entalpii. Termin pV dotyczy energii wymaganej przez system do zmiany objętości w stosunku do stałego ciśnienia. Dlatego entalpia jest zasadniczo ciepłem reakcji przy stałym ciśnieniu.
Rysunek 01: Zmiany entalpii dla zmian fazowych materii
Ponadto zmianę entalpii (∆H) dla reakcji w danej temperaturze i ciśnieniu uzyskuje się odejmując entalpię reagentów od entalpii produktów. Jeśli ta wartość jest ujemna, to reakcja jest egzotermiczna . Jeśli wartość jest dodatnia, mówi się, że reakcja jest endotermiczna . Zmiana entalpii między dowolną parą reagentów i produktów jest niezależna od ścieżki między nimi. Ponadto zmiana entalpii zależy od fazy reagentów. Na przykład, gdy gazy tlenu i wodoru reagują z wytworzeniem pary wodnej, zmiana entalpii wynosi -483,7 kJ. Ale gdy te same reagenty reagują z wytworzeniem ciekłej wody, zmiana entalpii wynosi -571,5 kJ.
Co to jest ciepło?
Zdolność systemu do wykonywania pracy jest energią tego systemu. Możemy wykonać pracę nad systemem lub system może wykonać pracę, co prowadzi do odpowiedniego zwiększenia lub zmniejszenia energii systemu. Energię systemu można zmienić nie tylko samą pracą, ale także innymi środkami. Kiedy energia systemu zmienia się w wyniku różnicy temperatur między systemem a jego otoczeniem, nazywamy tę energię przekazywaną ciepłem (q); to znaczy energia została przekazana jako ciepło.
Przenoszenie ciepła odbywa się od wysokiej temperatury do niskiej temperatury, zgodnie z gradientem temperatury. Co więcej, proces ten trwa do momentu, gdy temperatura między systemem a otoczeniem osiągnie ten sam poziom. Istnieją dwa rodzaje procesów wymiany ciepła. Są to procesy endotermiczne i egzotermiczne. Proces endotermiczny to proces, w którym energia wchodzi do systemu z otoczenia jako ciepło, podczas gdy proces egzotermiczny to taki, w którym ciepło jest przekazywane z systemu do otoczenia jako ciepło.
Jaka jest różnica między entalpią a ciepłem?
W większości przypadków terminów entalpia i ciepło używamy zamiennie, ale istnieje niewielka różnica między entalpią a ciepłem. Kluczowa różnica między entalpią a ciepłem polega na tym, że entalpia opisuje ilość ciepła przekazywanego podczas reakcji chemicznej pod stałym ciśnieniem, podczas gdy ciepło jest formą energii. Co więcej, entalpia jest funkcją stanu, podczas gdy ciepło nie jest, ponieważ ciepło nie jest wewnętrzną właściwością systemu. Ponadto nie możemy bezpośrednio zmierzyć entalpii, więc musimy ją obliczyć za pomocą równań; jednak możemy mierzyć ciepło bezpośrednio jako zmianę temperatury.
Podsumowanie – Entalpia kontra ciepło
Często używamy terminów entalpia i ciepło zamiennie, ale istnieje niewielka różnica między entalpią a ciepłem, która polega na tym, że entalpia opisuje ilość ciepła przenoszonego podczas reakcji chemicznej pod stałym ciśnieniem, podczas gdy ciepło jest formą energii.
Referencja:
1. Helmenstyna, Anne Marie. „Definicja entalpii w chemii i fizyce”. ThoughtCo, 22 sierpnia 2019 r., Dostępne tutaj
Zdjęcie dzięki uprzejmości:
1. „Zmiana fazy – pl.” Autor: F lanker, penubag – Praca własna (domena publiczna) przez Commons Wikimedia
2. „Obraz wolny od ciepła w płomieniach ” (CC0) przez Needpix.com
