Rozdiel Medzi Entalpiou A Vnútornou Energiou

2024 Autor: Mildred Bawerman | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-16 08:42

Entalpia vs vnútorná energia

Pre študijné účely v chémii rozdeľujeme vesmír na dva ako systém a okolitý. Časť, ktorá nás zaujíma, je kedykoľvek systém a zvyšok je obklopený. Entalpia a vnútorná energia sú dva pojmy súvisiace s prvým zákonom termodynamiky a opisujú reakcie prebiehajúce v systéme a v jeho okolí.

Čo je to entalpia?

Keď dôjde k reakcii, môže absorbovať alebo vyvíjať teplo, a ak sa reakcia uskutočňuje pri konštantnom tlaku, toto teplo sa nazýva entalpia reakcie. Entalpiu molekúl nie je možné merať. Preto sa meria zmena entalpie počas reakcie. Zmena entalpie (∆H) pre reakciu pri danej teplote a tlaku sa získa odpočítaním entalpie reaktantov od entalpie produktov. Ak je táto hodnota záporná, potom je reakcia exotermická. Ak je hodnota pozitívna, potom sa hovorí, že reakcia je endotermická. Zmena entalpie medzi ktoroukoľvek dvojicou reaktantov a produktov je nezávislá od cesty medzi nimi. Zmena entalpie navyše závisí od fázy reaktantov. Napríklad keď kyslík a vodíkové plyny reagujú za vzniku vodnej pary, zmena entalpie je -483,7 kJ. Avšakkeď rovnaké reaktanty reagujú za vzniku kvapalnej vody, zmena entalpie je -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

Čo je to vnútorná energia?

Teplo a práca sú dva spôsoby prenosu energie. V mechanických procesoch môže byť energia prenášaná z jedného miesta na druhé, ale celkové množstvo energie je zachované. Pri chemických premenách platí podobný princíp. Zvážte reakciu, ako je spaľovanie metánu.

CH ₄ + 2 O ₂ → CO ₂ + 2 H ₂ O

Ak reakcia prebieha v zapečatenej nádobe, stane sa iba to, že sa uvoľní teplo. Tento uvoľnený enzým by sme mohli použiť na vykonávanie mechanických prác, ako je napríklad prevádzka turbíny alebo parného stroja atď. Existuje nekonečné množstvo spôsobov, ako je možné energiu produkovanú reakciou rozdeliť medzi teplo a prácu. Zistilo sa však, že súčet vyvíjaného tepla a vykonanej mechanickej práce je vždy konštantný. To vedie k myšlienke, že pri prechode z reaktantov na produkty existuje určitá vlastnosť nazývaná vnútorná energia (U). Zmena vnútornej energie sa označuje ako ∆U.

∆U = q + w; kde q je teplo a w je vykonaná práca

Vnútorná energia sa nazýva stavová funkcia, pretože jej hodnota závisí od stavu systému a nie od toho, ako sa systém v tomto stave dostal. To znamená, že zmena U pri prechode z počiatočného stavu „i“do konečného stavu „f“závisí iba od hodnôt U v počiatočnom a konečnom stave.

∆U = U _f - U _i

Podľa prvého termodynamického zákona je zmena vnútornej energie izolovaného systému nulová. Vesmír je izolovaný systém; preto ∆U pre vesmír je nula.

Aký je rozdiel medzi entalpiou a vnútornou energiou?

• Entalpiu môžeme predstaviť v nasledujúcej rovnici, kde U je vnútorná energia, p je tlak a V je objem systému.

H = U + pV

• Preto je vnútorná energia v rámci termínu entalpie. Entalpia sa udáva ako, ∆U = q + w