Razlika med entalpijo in notranjo energijo

Entalpija proti notranji energiji

Za študijske namene kemije delimo vesolje na dva kot sistem in okolico. Kadar koli nas zanima del, sistem, ostalo pa okolica. Entalpija in notranja energija sta dva pojma, povezana s prvim zakonom termodinamike, in opisujeta reakcije v sistemu in okolici.

Kaj je entalpija?

Ko se reakcija odvija, lahko absorbira ali razvija toploto, in če reakcijo izvajamo s stalnim tlakom, se ta toplota imenuje entalpija reakcije. Enttalpije molekul ni mogoče izmeriti. Zato se meri reakcija entalpije med reakcijo. Spremembo entalpije (∆H) za reakcijo pri določeni temperaturi in tlaku dobimo z odštevanjem entalpije reaktantov od entalpije izdelkov. Če je ta vrednost negativna, je reakcija eksotermična. Če je vrednost pozitivna, potem naj bi bila reakcija endotermična. Sprememba entalpije med katerim koli parom reaktantov in produktom ni odvisna od poti med njimi. Poleg tega je sprememba entalpije odvisna od faze reaktantov. Na primer, ko plini s kisikom in vodikom reagirajo, da ustvarijo vodno paro, je sprememba entalpije -483,7 kJ. Ko pa isti reaktanti reagirajo na proizvodnjo tekoče vode, je sprememba entalpije -571,5 kJ.

2H₂ (g) + 0₂ (g) → 2H₂O (g); ∆H = -483,7 kJ

2H₂ (g) + 0₂ (g) → 2H₂O (l); ∆H = -571,7 kJ

Kaj je notranja energija?

Toplota in delo sta dva načina prenosa energije. V mehanskih postopkih se lahko energija prenaša z enega kraja na drugega, vendar se celotna količina energije ohranja. Pri kemijskih transformacijah velja podobno načelo. Razmislite o reakciji, kot je zgorevanje metana.

CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O

Če se reakcija odvija v zaprti posodi, se sprosti toplota. Ta sproščeni encim bi lahko uporabili za mehansko delo, kot je na primer turbina ali parni stroj itd. Obstaja neskončno število načinov, kako bi energijo, ki jo dobimo z reakcijo, razdelili med toploto in delo. Ugotovljeno pa je, da je vsota toplote, ki se je razvijala, in mehanično delo, vedno stalnica. To vodi k ideji, da je pri prehodu od reaktantov do izdelkov neka lastnost, imenovana, notranja energija (U). Spremembo notranje energije označujemo z ∆U.

∆U = q + w; kje q je toplota in w je opravljeno delo

Notranja energija se imenuje državna funkcija, saj je njena vrednost odvisna od stanja sistema in ne od tega, kako je sistem v tem stanju. To pomeni, da je sprememba U pri prehodu iz začetnega stanja "i" v končno stanje "f" odvisna samo od vrednosti U v začetnem in končnem stanju.

∆U = U_f - U_jaz

Po prvem zakonu termodinamike je notranja sprememba energije izoliranega sistema enaka nič. Vesolje je izoliran sistem; zato je ∆U za vesolje nič.