Ve fyzice i chemii se koncept používá k měření energie obsažené v těle. Mluvíme o entalpie. Je to typ měření, který nám říká množství energie obsažené v tělese nebo systému, který má určitý objem, který je vystaven tlaku a který může být vyměněn s okolím. Entalpie systému je reprezentována písmenem H a s ním spojená fyzikální jednotka pro označení energetických hodnot je Joule.
V tomto článku vám vše prozradíme vlastnosti a význam entalpie.
Hlavní charakteristiky
Můžeme říci, že entalpie se rovná vnitřní energii, kterou má systém, plus tlak krát objem stejného systému. Když vidíme, že energie systému, tlak a objem jsou funkce státu, entalpie je také. To znamená, že až přijde čas, může nastat za určitých konečných počátečních podmínek, takže proměnná může pomoci studovat celý systém jako celek.
První věcí je vědět, co je entalpie formace. Je to o absorbované teplo zapomenuté systémem, když je 1 mol produktové látky vyroben z prvků v normálním stavu. Tyto stavy mohou být pevné, kapalné nebo plynné nebo rozpouštěcí. Alotropní stav je nejstabilnější stav. Například nejstabilnějším alotropním stavem uhlíku je grafit, kromě toho, že se vyskytuje za normálních podmínek, ve kterých jsou hodnoty tlaku 1 atmosféra a teplota je 25 stupňů. Důležitost znalosti entalpie je zásadní pro pochopení energie zahrnuté v různých chemických reakcích, stejně jako při analýze dopady vln veder.
Zdůrazňujeme, že entalpie formace podle toho, co jsme definovali, jsou pro 1 mol vyrobené sloučeniny. Tímto způsobem, v závislosti na množství existujících reakčních produktů, bude nutné upravit reakci pomocí frakčních koeficientů.
Entalpie formace
Víme, že v jakémkoli chemickém procesu může být entalpie formace pozitivní i negativní. Tato entalpie je pozitivní, když je reakce endotermická. To, že chemická reakce je endotermická, znamená, že může absorbovat teplo média. Na druhou stranu, máme negativní entalpii, když je reakce exotermická. Chemická reakce je exotermická, což znamená, že vydává teplo ze systému ven.
Aby došlo k exotermické reakci, musí mít reaktanty větší energii než produkty. Naopak, aby endotermická reakce proběhla, musí mít reaktanty méně energie než produkty. Aby byla chemická rovnice toho všeho napsána správně, musí být splněn zákon zachování hmoty. To znamená, že chemická rovnice musí obsahovat informace o fyzikálním stavu reaktantů a produktů, což je klíčové při studiu chemie.
Musíte to také mít na paměti čisté látky mají entalpii tvorby rovnou nule. Tyto hodnoty entalpie se nacházejí za standardních podmínek, jako jsou ty uvedené výše, a ve své nejstabilnější formě. V chemickém systému, kde jsou reaktanty a produkty, se entalpie reakce rovná entalpii tvorby za standardních podmínek.
Entalpie reakce
Již jsme zmínili, co je entalpie formace. Nyní popíšeme, co je entalpie reakce. Pomáhá to termodynamická funkce vypočítat teplo, které bylo získáno, nebo teplo, které bylo dodáno během chemické reakce. Hledá se rovnováha ve výměně tepla jak reaktantů, tak produktů. Jedním z aspektů, které musí být splněny pro výpočet reakční entalpie, je, že samotná reakce musí probíhat při konstantním tlaku. To znamená, že po celou dobu, kdy dojde k chemické reakci, musí tlak zůstat konstantní.
Víme, že entalpie má rozměry energie, a proto se měří v joulech. Pochopit vztah entalpie k teplu, které se vyměňuje během chemické reakce je nutné přejít k prvnímu zákonu termodynamiky. A je to tak, že tento první zákon nám říká, že teplo, které se vyměňuje v termodynamickém procesu, se rovná variaci vnitřní energie látky nebo látek zapojených do procesu plus práce odvedené látkami během procesu.
Víme, že všechny chemické reakce nejsou nic jiného než různé termodynamické procesy, ke kterým dochází při určitém tlaku. Nejběžnější hodnoty tlaku jsou uvedeny za standardních podmínek atmosférického tlaku. Proto všechny termodynamické procesy, které probíhají tímto způsobem, se nazývají izobarické, protože probíhají za konstantního tlaku.
Je velmi běžné nazývat entalpické teplo. Musí však být jasné, že to není totéž jako teplo, ale výměna tepla. To znamená, že to není teplo, které může poučit, nebo vnitřní teplo, které mají reaktanty a produkty. Je to teplo, které se vyměňuje v průběhu procesu chemické reakce.
Vztah s teplem
Na rozdíl od toho, o čem jsme mluvili dříve, je entalpie stavová funkce. Když počítáme změnu entalpie, skutečně počítáme rozdíl dvou funkcí. Tyto funkce obvykle závisí výhradně na stavu systému. Tento stav systému se mění v závislosti na vnitřní energii a objemu samotného systému. Protože víme, že verze zůstává konstantní po celou dobu chemické reakce, entalpie reakce není nic jiného než stavová funkce, která závisí jak na vnitřní energii, tak na objemu.
Můžeme tedy definovat entalpii reaktantů v chemické reakci jako součet každého z nich. Na druhou stranu definujeme totéž, ale v produktech jako součet entalpie všech produktů.
Doufám, že s těmito informacemi se dozvíte více o entalpii a jejích charakteristikách.