Entalpia ja sisemise energia erinevus

Entalpia vs sisemine energia

Keemia õppe eesmärgil jaotame universumi süsteemseks ja ümbritsevaks kaheks. Igal ajal on see osa, millest huvitatud oleme, süsteem ja ülejäänud on ümbritsev. Entalpia ja sisemine energia on termodünaamika esimese seadusega seotud kaks mõistet ja need kirjeldavad süsteemis ja ümbritsevas toimuvaid reaktsioone.

Mis on entalpia?

Reaktsiooni toimumisel võib see soojust absorbeerida või eralduda ja kui reaktsioon toimub pideva rõhu all, nimetatakse seda kuumust reaktsiooni entalpiaks. Molekulide entalpiat ei saa mõõta. Seetõttu mõõdetakse entalpia muutust reaktsiooni ajal. Reaktsiooni entalpia muutus (∆H) antud temperatuuril ja rõhul saadakse reagentide entalpia lahutamisel toodete entalpiast. Kui see väärtus on negatiivne, on reaktsioon eksotermiline. Kui väärtus on positiivne, siis öeldakse, et reaktsioon on endotermiline. Entalpia muutus reaktiivide ja toodete paari vahel ei sõltu nendevahelisest teest. Lisaks sõltub entalpia muutus reagentide faasist. Näiteks kui hapnik ja vesinikgaasid reageerivad veeauru tekitamiseks, on entalpia muutus -483,7 kJ. Kui samad reagendid reageerivad vedela vee saamiseks, on entalpia muutus -571,5 kJ.

2H₂ (g) + O₂ (g) → 2H₂O (g); ∆H = -483,7 kJ

2H₂ (g) + O₂ (g) → 2H₂O (l); ∆H = -571,7 kJ

Mis on sisemine energia?

Kuumus ja töö on kaks energia ülekandmise viisi. Mehaaniliste protsesside käigus võib energiat ühest kohast teise üle kanduda, kuid kogu energiakogus hoitakse kokku. Keemiliste muundamiste puhul kehtib sarnane põhimõte. Mõelge sellisele reaktsioonile nagu metaani põletamine.

CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2H₂O

Kui reaktsioon toimub suletud anumas, eraldub ainult soojus. Me saaksime seda vabanenud ensüümi kasutada mehaaniliste tööde tegemiseks, näiteks turbiini või aurumasina käitamiseks jne. On lõpmatul hulgal viise, kuidas reaktsiooni käigus toodetud energiat jaotada soojuse ja töö vahel. Siiski leitakse, et soojuse summa ja tehtud mehaaniline töö on alati konstant. See viib mõttele, et reagentidelt toodetele minnes on mingi omadus, mida nimetatakse sisemiseks energiaks (U). Siseenergia muutust tähistatakse kui ∆U.

∆U = q + w; kus q on soojus ja w on tehtud töö

Siseenergiat nimetatakse olekufunktsiooniks, kuna selle väärtus sõltub süsteemi olekust ja mitte sellest, kuidas süsteem selles olekus jõudis. See tähendab, et U muutus algseisundist „i” lõppseisundisse „f” sõltub ainult U väärtustest alg- ja lõppseisundis.

∆U = U_f - U_i

Termodünaamika esimese seaduse kohaselt on isoleeritud süsteemi sisemise energia muutus null. Universum on isoleeritud süsteem; seetõttu on ∆U universumi jaoks null.