Was ist Enthalpie?
Enthalpie ist die Wärmemenge, die ein thermodynamisches System bei konstantem Druck aus der Umgebung abgibt oder aufnimmt, wobei jedes Objekt unter thermodynamischem System verstanden wird.
In Physik und Chemie ist Enthalpie ist eine thermodynamische Größe, deren Maßeinheit Joule (J) ist und wird durch den Buchstaben H dargestellt.
Die Formel zur Berechnung der Enthalpie lautet:
H = E + PV
Wo:
- H ist Enthalpie.
- E ist die Energie des thermodynamischen Systems.
- P ist der Druck des thermodynamischen Systems.
- V ist das Volumen.
In dieser Formel ist das Produkt aus Druck multipliziert mit Volumen (PV) gleich der mechanischen Arbeit, die auf das System aufgebracht wird.
Deshalb, Die Enthalpie ist gleich der Energie eines thermodynamischen Systems zuzüglich der darauf aufgebrachten mechanischen Arbeit.
Die Enthalpie eines Systems kann jedoch nur in dem Moment gemessen werden, in dem eine Energieänderung auftritt. Aus der Variation, dargestellt durch das Zeichen Δ, ergibt sich eine neue Formel:
∆H = ∆E + P∆V
Dies bedeutet, dass die Enthalpieänderung (∆H) gleich der Energieänderung (∆E) plus der auf das System aufgebrachten mechanischen Arbeit (P∆V) ist.
Enthalpie kommt aus dem Griechischen enthálpō, was bedeutet, Wärme hinzuzufügen oder hinzuzufügen. Der Begriff wurde erstmals von der niederländischen Physikerin Heike Kamerlingh Onnes, die 1913 den Nobelpreis für Physik erhielt, geprägt.
Enthalpietypen
Abhängig von den beteiligten Stoffen und Prozessen gibt es verschiedene Arten von Enthalpie. Bei der Energiefreisetzung handelt es sich um eine exotherme Reaktion, bei der Energieaufnahme handelt es sich um eine endotherme Reaktion.
Basierend auf dem oben Gesagten werden Enthalpien klassifiziert in:
Bildungsenthalpie
Es ist die Energie, die benötigt wird, um ein Mol einer Substanz aus den Elementen zu bilden, aus denen sie besteht. Denken Sie daran, dass das Mol die Maßeinheit für die Substanz ist, die 6,023x10 . entspricht23 Atome oder Moleküle.
Ein Beispiel für die Bildungsenthalpie ist die Vereinigung von Sauerstoff (O) und Wasserstoff (H) zu Wasser (H2O), deren Energie- oder Enthalpievariation (ΔH) -285.820 KJ/mol beträgt.
Reaktionsenthalpie
Es ist die Energie, die bei einer chemischen Reaktion unter konstantem Druck freigesetzt wird.
Ein Beispiel für Reaktionsenthalpie ist die Bildung von Methan (CH4) aus der Vereinigung von Kohlenstoff (C) und Wasserstoff (H):
C + 2H2 → CH4
Siehe auch Chemische Reaktion.
Lösungsenthalpie
Sie bezieht sich auf die Wärmemenge, die von einem Stoff abgegeben oder aufgenommen wird, wenn er sich in wässriger Lösung auflöst.
Ein Beispiel für Lösungsenthalpie passiert beim Auflösen von Schwefelsäure (H2SW4) in Wasser (H2ODER). Die von der Säure freigesetzte Energiemenge ist so hoch, dass es sich um eine Lösung handelt, die mit bestimmten Sicherheitsmaßnahmen verwendet werden muss.
Neutralisationsenthalpie
Es ist die Energie, die eingefangen oder freigesetzt wird, wenn sich eine Säure und eine Base vermischen und sich gegenseitig neutralisieren.
Ein Beispiel für die Neutralisationsenthalpie es ist, wenn wir Essigsäure (CH₃COOH) mit Bicarbonat (NaHCO₃) mischen.
Siehe auch Säuren und Basen.
Verbrennungsenthalpie
Es ist die Energie, die freigesetzt wird, wenn ein Mol organischer Substanz mit Sauerstoff in der Luft reagiert und Kohlendioxid (CO .) freisetzt2).
Ein Beispiel für die Verbrennungsenthalpie wird durch Propangas (C3H8), die Energie freisetzt, die als Haushaltsbrennstoff verwendet wird:
C3H8 + 5 O2 → 3CO2+ 4H2ODER
Kostenlos 2.044 x 103 KJ / Mol
Die Enthalpieänderung (ΔH) = -2.044x10 3 KJ / mol
Siehe auch Verbrennung.
Zerfallsenthalpie
Es ist die Wärme- oder Energiemenge, die freigesetzt wird, wenn ein Stoffmol in einfachere Elemente zerfällt.
Ein Beispiel für die Zersetzungsenthalpie ist, wenn sich Wasserstoffperoxid oder Wasserstoffperoxid zu Wasser und Sauerstoff zersetzt:
2H2ODER2→ 2H2O + O2
96,5KJ/mol werden freigesetzt
Die Enthalpieänderung (ΔH) = 96,5KJ / mol
Auflösungsenthalpie
Er bezieht sich auf die Wärme- oder Energiemenge, die ein Stoff aufnimmt oder abgibt, wenn der Lösung mehr Wasser zugesetzt wird.
Ein Beispiel für Auflösungsenthalpie Es ist, wenn wir dem Wasser pulverförmiges Waschmittel hinzufügen.
Siehe auch Chemische Lösung.
Phasenänderungsenthalpie
Es bezieht sich auf den Energieaustausch, der auftritt, wenn ein Element seinen Zustand ändert (fest, flüssig oder gasförmig). In diesem Sinne haben wir:
- Fusionsenthalpie: die Enthalpieänderung beim Übergang vom festen in den flüssigen Zustand
- Sublimationsenthalpie: die Enthalpieänderung beim Übergang von fest zu gas.
- Verdampfungsenthalpie: der Übergang von Flüssigkeit zu Gas.
Ein Beispiel für Phasenänderungsenthalpie Dies geschieht im Wasserkreislauf, da Wasser beim Übergang von einem flüssigen in einen gasförmigen oder festen Zustand (oder einer ihrer möglichen Kombinationen) Energie freisetzt oder absorbiert. In diesem Fall beträgt die Energieänderung beim Übergang von Wasser von flüssig zu gas bei 100 ° C 40,66 KJ / mol.
Siehe auch:
- Endotherme Reaktion.
- Exotherme Reaktion.
Wofür ist Enthalpie?
Enthalpie wird verwendet, um die Energieschwankungen, die in einem System auftreten, entweder zum Zeitpunkt der Aufnahme oder Abgabe von Energie an die Umgebung genau zu messen.
Enthalpie ist ein komplexer Begriff in der Thermodynamik, der im Alltag selten verwendet wird, da wir beispielsweise die Energie, die zum Erhitzen von Wasser für Tee benötigt wird, nicht berechnen. Es ist jedoch möglich, die Funktionsweise an einem alltäglichen Beispiel zu verstehen.
Wenn wir Wasser kochen, steigt seine Temperatur allmählich an, bis es den Siedepunkt (100 ° C) erreicht. In diesem Fall spricht man von negativer Enthalpie, da das thermodynamische System Energie aus der Umgebung aufnehmen musste, um seine Temperatur zu erhöhen.
Auf der anderen Seite, wenn wir dasselbe Wasser nach dem Kochen etwas abkühlen lassen, beginnt seine Temperatur allmählich zu sinken, ohne dass ein externes Eingreifen erforderlich ist. In diesem Fall handelt es sich um positive Enthalpie, da Energie an die Umgebung abgegeben wird.
Enthalpie und Entropie
Entropie ist eine physikalische Größe, die die Energiemenge in einem System misst, die nicht verfügbar ist. Durch Berechnung dieser Größe ist es möglich, den Grad der Unordnung oder des Chaos in der Struktur eines Systems zu ermitteln.
Der Zusammenhang zwischen Enthalpie und Entropie ist durch das Gleichgewicht des Systems gegeben. Bei niedrigerer Enthalpie (Energieaustausch) tendiert das System zum Gleichgewicht; aber gleichzeitig nimmt die Entropie zu, da die Möglichkeit von Chaos im System größer ist.
Eine minimale Entropie wiederum impliziert ein geringeres Maß an Chaos und daher wird der Energieaustausch (Enthalpie) größer sein.
