Enthalpy: nó là gì, công thức, loại và ví dụ

Entanpi là gì?

Enthalpy là lượng nhiệt mà hệ thống nhiệt động giải phóng hoặc hấp thụ từ môi trường xung quanh khi nó ở áp suất không đổi, hệ nhiệt động có nghĩa là bất kỳ vật thể nào.

Trong vật lý và hóa học, enthalpy là một đại lượng nhiệt động có đơn vị đo là Joules (J) và được biểu thị bằng chữ H.

Công thức tính entanpy là:

H = E + PV

Ở đâu:

• H là entanpi, E là năng lượng của hệ nhiệt động, P là áp suất của hệ nhiệt động, V là thể tích.

Trong công thức này, tích của áp suất nhân với thể tích (PV), bằng với công việc cơ học được áp dụng cho hệ thống.

Do đó, entanpy bằng năng lượng của một hệ nhiệt động cộng với công việc cơ học được áp dụng cho nó.

Tuy nhiên, entanpy của một hệ thống chỉ có thể được đo tại thời điểm xảy ra biến đổi năng lượng. Biến thể, được biểu thị bằng dấu, tạo ra một công thức mới:

∆H = ∆E + P∆V

Điều này có nghĩa là độ biến thiên của entanpy (H) bằng với biến thiên năng lượng (∆E) cộng với công việc cơ học được áp dụng cho hệ thống (PV).

Enthalpy xuất phát từ tiếng Hy Lạp enthálpō , có nghĩa là thêm hoặc thêm nhiệt. Thuật ngữ này lần đầu tiên được đặt ra bởi nhà vật lý người Hà Lan Heike Kam Muffh Onnes, người giành giải thưởng Nobel Vật lý năm 1913.

Các loại entanpy

Có một số loại enthalpy tùy thuộc vào các chất và quá trình liên quan. Khi quá trình liên quan đến việc giải phóng năng lượng, đó là một phản ứng tỏa nhiệt, trong khi việc thu năng lượng có nghĩa là đó là một phản ứng nhiệt.

Dựa trên những điều trên, entanpy được phân thành:

Hình thành entanpy

Đó là năng lượng cần thiết để tạo thành một nốt ruồi của một chất từ ​​các yếu tố cấu thành nó. Hãy nhớ lại rằng nốt ruồi là đơn vị đo lường chất tương đương với 6.023x10 ²³ nguyên tử hoặc phân tử.

Một ví dụ về entanpy hình thành là sự kết hợp của oxy (O) và hydro (H) để tạo thành nước (H ₂ O), có năng lượng hoặc biến thiên entanpy (ΔH) là -285.820 KJ / mol.

Phản ứng entanpy

Đó là năng lượng giải phóng một phản ứng hóa học dưới áp suất không đổi.

Một ví dụ về entanpy phản ứng là sự hình thành metan (CH4) từ sự kết hợp giữa carbon (C) và hydro (H):

C + 2H ₂ → CH ₄

Xem thêm Phản ứng hóa học.

Entanpi dung dịch

Đề cập đến lượng nhiệt được giải phóng hoặc hấp thụ bởi một chất khi hòa tan trong dung dịch nước.

Một ví dụ về entanpy của dung dịch là những gì xảy ra khi hòa tan axit sunfuric (H ₂ SO ₄) trong nước (H ₂ O). Lượng năng lượng được giải phóng bởi axit cao đến mức nó là một giải pháp phải được sử dụng với các biện pháp an toàn nhất định.

Trung hòa entanpy

Đó là năng lượng được thu giữ hoặc giải phóng khi axit và bazơ được trộn lẫn, trung hòa lẫn nhau.

Một ví dụ về entanpy trung hòa là khi chúng ta trộn axit axetic (CH₃COOH) với bicarbonate (NaHCO₃).

Xem thêm Axit và bazơ.

Đốt cháy

Nó là năng lượng được giải phóng khi một mol chất hữu cơ phản ứng với oxy trong không khí và giải phóng carbon dioxide (CO _2).

Một ví dụ về entanpy đốt cháy được tạo ra bởi khí propan (C ₃ H ₈), giải phóng năng lượng được sử dụng làm nhiên liệu trong nước:

C ₃ H ₈ + 5 O ₂ → 3CO ₂ + 4H ₂ O

Phát hành 2.044 x 10 ³ KJ / mol

Biến thể enthalpy (H) = -2.044x10 ^ 3 KJ / mol

Xem thêm Đốt cháy.

Phân hủy entanpy

Đó là lượng nhiệt hoặc năng lượng được giải phóng khi một mol chất bị phá vỡ thành các yếu tố đơn giản hơn.

Một ví dụ về entanpy phân hủy là khi hydro peroxide hoặc hydro peroxide bị phân hủy tạo thành nước và oxy:

2H ₂ O ₂ → 2H ₂ O + O ₂

96,5KJ / mol được phát hành

Biến thiên Enthalpy (H) = 96,5KJ / mol

Entanpi giải thể

Nó đề cập đến lượng nhiệt hoặc năng lượng mà một chất thu được hoặc giải phóng khi thêm nhiều nước vào dung dịch.

Một ví dụ về entanpy hòa tan là khi chúng ta thêm chất tẩy bột vào nước.

Xem thêm Giải pháp hóa học.

Thay đổi pha entanpy

Nó đề cập đến sự trao đổi năng lượng xảy ra khi một yếu tố thay đổi trạng thái (rắn, lỏng hoặc khí). Theo nghĩa này, chúng ta có:

• Entanpi của phản ứng tổng hợp: sự thay đổi entanpy trong quá trình chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái Enthalpy của sự thăng hoa: sự thay đổi của entanpy trong quá trình chuyển từ thể rắn sang thể khí. Bay hơi entanpy: sự chuyển từ chất lỏng sang chất khí.

Một ví dụ về entanpy thay đổi pha là những gì xảy ra trong chu trình nước, vì khi đi từ chất lỏng sang trạng thái khí hoặc rắn (hoặc bất kỳ sự kết hợp nào có thể của nó), nước sẽ giải phóng hoặc hấp thụ năng lượng. Trong trường hợp này, sự thay đổi năng lượng trong quá trình chuyển đổi nước từ chất lỏng sang chất khí ở 100 ° C bằng 40,66 KJ / mol.

Xem thêm:

• Phản ứng nhiệt nội. Phản ứng tỏa nhiệt.

Entanpi để làm gì?

Enthalpy được sử dụng để đo chính xác các biến đổi năng lượng xảy ra trong một hệ thống, khi lấy hoặc giải phóng năng lượng vào môi trường.

Enthalpy là một khái niệm phức tạp về nhiệt động lực học thường không được sử dụng trong cuộc sống hàng ngày, vì chúng ta không tính toán năng lượng cần thiết để đun nóng nước cho trà, ví dụ. Tuy nhiên, có thể hiểu làm thế nào nó hoạt động với một ví dụ hàng ngày.

Khi chúng ta đun sôi nước, nhiệt độ của nó tăng dần cho đến khi đạt đến điểm sôi (100 ° C). Trong trường hợp này, chúng ta đang nói về entanpy âm, vì hệ thống nhiệt động phải lấy năng lượng từ môi trường để tăng nhiệt độ.

Mặt khác, khi chúng ta để cho cùng loại nước đó nguội đi một chút sau khi đun sôi, nhiệt độ của nó bắt đầu giảm dần mà không cần sự can thiệp từ bên ngoài. Trong trường hợp này, nó là một entanpy tích cực, vì năng lượng đang được giải phóng ra môi trường.

Entanpi và entropy

Entropy là một đại lượng vật lý đo lượng năng lượng trong một hệ thống không có sẵn. Bằng cách tính toán cường độ này, có thể biết mức độ rối loạn hoặc hỗn loạn trong cấu trúc của một hệ thống.

Mối quan hệ giữa enthalpy và entropy được đưa ra bởi trạng thái cân bằng của hệ thống. Khi ít entanpy (trao đổi năng lượng), hệ thống có xu hướng cân bằng; nhưng đồng thời entropy tăng lên, vì có khả năng hỗn loạn lớn hơn trong hệ thống.

Về phần mình, một entropy tối thiểu ngụ ý mức độ hỗn loạn thấp hơn và do đó, sự trao đổi năng lượng (entanpy) sẽ lớn hơn.