Entalpia
Entalpia to pojęcie stosowane w nauce i inżynierii, kiedy trzeba obliczyć ciepło i pracę. Nazwa pochodzi od greckiego słowa "enthalpos" (ενθαλπος), co oznacza "wprowadzać ciepło". Pomysł i słowo zostały wymyślone przez holenderskiego naukowca Heike Kamerlingh Onnes w 1909 roku.
Kiedy substancja zmienia się przy stałym ciśnieniu, entalpia mówi, ile ciepła i pracy zostało dodane lub usunięte z substancji.
Entalpia jest podobna do energii, ale nie taka sama. Kiedy substancja rośnie lub kurczy się, energia jest zużywana lub uwalniana. Entalpia uwzględnia tę energię. Z tego powodu naukowcy często obliczają zmianę entalpii, a nie zmianę energii.
Rozważmy układ zawierający stałą ilość gazu. Każda energia cieplna wchodząca do układu będzie:
1) Zwiększenie energii wewnętrznej gazu
lub
2) prowadzi do wykonania pewnej pracy w celu rozprężenia układu. Wykonana praca jest iloczynem ciśnienia i objętości. Entalpia uwzględnia zatem oba te czynniki:
Entalpia i reakcje chemiczne
Kiedy zachodzi reakcja chemiczna, substancja może stać się cieplejsza lub zimniejsza. W rezultacie, ciepło będzie przepływać do rzeczy wokół niej lub z rzeczy wokół niej, aż jej temperatura znów będzie taka sama. Jeśli ciśnienie pozostaje takie samo, ilość ciepła mówi o tym, jak bardzo zmieniła się entalpia.
Na przykład, jeśli benzyna jest spalana na wolnym powietrzu, ciepło jest uwalniane przez benzynę. Jeśli przyjmiemy, że wydzieliło się 100 kilodżuli ciepła, to entalpia benzyny zmniejszyła się o 100 kilodżuli. Zatem zmiana entalpii dla tej reakcji wyniosła ∆H = -100 kJ.
Jeżeli w wyniku reakcji chemicznej wydziela się ciepło (ogrzewając otoczenie), to mówi się, że entalpia reakcji zmniejszyła się. Wartość ∆H jest ujemna. Taki rodzaj reakcji, jak w powyższym przykładzie, nazywamy egzotermiczną.
Jeśli reakcja chemiczna pochłania ciepło (ochładzając swoje otoczenie), to entalpia reakcji wzrosła. Wartość ∆H jest dodatnia. Jest to tzw. reakcja endotermiczna.
Powiązane strony
- Potencjał termodynamiczny
- Entropia
- Swobodna energia Gibbsa
Pytania i odpowiedzi
P: Co to jest entalpia?
O: Entalpia to pojęcie stosowane w nauce i inżynierii do obliczania ciepła i pracy w substancji.
P: Skąd pochodzi nazwa "entalpia"?
O: Nazwa "entalpia" pochodzi od greckiego słowa "enthalpos" (ενθαλπος), które oznacza "włożyć ciepło".
P: Kto wymyślił pomysł i słowo "entalpia"?
O: Holenderski naukowiec Heike Kamerlingh Onnes wymyślił pomysł i słowo "entalpia" w 1909 roku.
P: Jaki jest związek entalpii z energią?
O: Entalpia określa energię zużywaną lub uwalnianą, gdy substancja rośnie lub kurczy się, ale nie jest to to samo co energia.
P: Dlaczego naukowcy często obliczają zmianę entalpii, a nie zmianę energii?
O: Naukowcy często obliczają zmianę entalpii, ponieważ uwzględnia ona energię zużywaną lub uwalnianą, gdy substancja zmienia swój rozmiar.
P: Co się dzieje, gdy energia cieplna wchodzi do układu zawierającego stałą ilość gazu?
O: Kiedy energia cieplna wchodzi do układu zawierającego stałą ilość gazu, może albo zwiększyć energię wewnętrzną gazu, albo doprowadzić do wykonania pewnej pracy w celu rozszerzenia układu.
P: Jak entalpia uwzględnia czynniki ciśnienia i objętości?
O: Entalpia uwzględnia czynniki ciśnienia i objętości, biorąc pod uwagę wykonaną pracę, która jest iloczynem ciśnienia i objętości.
