Enthalpi vs intern energi
For studieformål i kjemi deler vi universet i to som system og omgivelse. Når som helst er den delen vi er interessert i systemet, og resten er rundt. Entalpi og indre energi er to begreper knyttet til termodynamikkens første lov, og de beskriver reaksjonene som finner sted i et system og omgivelsene.
Hva er entalpi?
Når en reaksjon finner sted, kan den absorbere eller utvikle varme, og hvis reaksjonen utføres ved konstant trykk, kalles denne varmen reaksjonens entalpi. Entalpi av molekyler kan ikke måles. Derfor måles endring i entalpi under en reaksjon. Entalpiendringen (∆H) for en reaksjon i en gitt temperatur og trykk oppnås ved å trekke entalpien til reaktanter fra produktenes entalpi. Hvis denne verdien er negativ, er reaksjonen eksoterm. Hvis verdien er positiv, sies reaksjonen å være endoterm. Endringen i entalpi mellom et hvilket som helst par av reaktanter og produkter er uavhengig av banen mellom dem. Dessuten avhenger entalpiendringen av fasen til reaktantene. For eksempel, når oksygen- og hydrogengassene reagerer for å produsere vanndamp, er entalpiendringen -483,7 kJ. Men når de samme reaktantene reagerer for å produsere flytende vann, er entalpiendringen -571,5 kJ.
2H2 (g) +O2 (g) → 2H2O (g); ∆H=-483,7 kJ
2H2 (g) +O2 (g) → 2H2O (l); ∆H=-571,7 kJ
Hva er intern energi?
Varme og arbeid er to måter å overføre energi på. I mekaniske prosesser kan energi overføres fra et sted til et annet, men den totale energimengden er bevart. Ved kjemiske transformasjoner gjelder et lignende prinsipp. Tenk på en reaksjon som forbrenning av metan.
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H 2O
Hvis reaksjonen skjer i en forseglet beholder, skjer det bare at varme frigjøres. Vi kan bruke dette frigjorte enzymet til å utføre mekanisk arbeid som å kjøre en turbin eller dampmaskin osv. Det er et uendelig antall måter energien som produseres av reaksjonen kan deles opp mellom varme og arbeid. Imidlertid er det funnet at summen av varmen som utvikles og det mekaniske arbeidet som er utført, alltid er en konstant. Dette fører til ideen om at når man går fra reaktanter til produkter, er det en egenskap som kalles den indre energien (U). Endringen av intern energi er betegnet som ∆U.
∆U=q + w; der q er varmen og w er arbeidet som er utført
Den indre energien kalles en tilstandsfunksjon da verdien avhenger av systemets tilstand og ikke hvordan systemet ble til i den tilstanden. Det vil si at endringen i U, når du går fra starttilstanden "i" til slutttilstanden "f", bare avhenger av verdiene til U i start- og slutttilstanden.
∆U=Uf – Ui
I henhold til termodynamikkens første lov er den indre energiendringen i et isolert system null. Universet er et isolert system; derfor er ∆U for universet null.
Hva er forskjellen mellom entalpi og intern energi?
• Entalpi kan presenteres i følgende ligning der U er den indre energien, p er trykk og V er volumet til systemet.
H=U + pV
• Derfor er intern energi innenfor entalpileddet. Entalpi er gitt som
∆U=q + w
