Разлика между енталпията и вътрешната енергия

Енталпия срещу вътрешна енергия

За целите на изследването в областта на химията, ние разделяме Вселената на две като система и околна среда. По всяко време частта, която ни интересува, е системата, а останалото е заобикалящо. Енталпията и вътрешната енергия са две понятия, свързани с първия закон на термодинамиката, и те описват реакциите, протичащи в една система и околните.

Какво е Енталпия?

Когато се проведе реакция, тя може да поглъща или отделя топлина и ако реакцията се провежда при постоянно налягане, тази топлина се нарича енталпия на реакцията. Енталпията на молекулите не може да бъде измерена. Следователно се измерва промяната в енталпията по време на реакция. Промяната на енталпията (∆H) за реакция при дадена температура и налягане се получава чрез изваждане на енталпията на реагентите от енталпията на продуктите. Ако тази стойност е отрицателна, тогава реакцията е екзотермична. Ако стойността е положителна, тогава се казва, че реакцията е ендотермична. Промяната в енталпията между всеки двойка реагенти и продукти не зависи от пътя между тях. Освен това промяната на енталпията зависи от фазата на реагентите. Например, когато кислородните и водородните газове реагират да произвеждат водна пара, промяната на енталпията е -483,7 kJ. Въпреки това, когато същите реагенти реагират да произвеждат течна вода, промяната на енталпията е -571,5 kJ.

2H₂ (ж) + О₂ (ж) → 2Н₂0 (g); ∆H = -483,7 kJ

2H₂ (ж) + О₂ (Ж) → 2H₂О (л); ∆H = -571,7 kJ

Какво е Вътрешна енергия?

Топлината и работата са два начина за пренос на енергия. При механичните процеси енергията може да се прехвърля от едно място на друго, но общото количество енергия се запазва. При химическите трансформации се прилага подобен принцип. Помислете за реакция като изгарянето на метан.

СН₄ + 2 О₂ → CO₂ + 2 H₂О

Ако реакцията протича в запечатан контейнер, всичко, което се случва е, че се отделя топлина. Бихме могли да използваме този освободен ензим за извършване на механична работа, като например задвижване на турбина или парна машина и др. Има безкраен брой начини, по които енергията, получена от реакцията, може да бъде разделена между топлина и работа. Установено е обаче, че сумата от топлината еволюирала и извършената механична работа винаги е постоянна. Това води до идеята, че преминавайки от реагенти към продукти, има някакво свойство, наречено, вътрешна енергия (U). Промяната на вътрешната енергия се обозначава като ∆U.

∆U = q + w; където q е топлината и w е свършената работа

Вътрешната енергия се нарича функция на състоянието, тъй като нейната стойност зависи от състоянието на системата, а не от това как системата е била в това състояние. Тоест, промяната в U, преминавайки от първоначалното състояние "i" в крайно състояние "f", зависи само от стойностите на U в началното и крайното състояние.

∆U = U_е - U_аз

Според първия закон на термодинамиката, вътрешната промяна на енергията на изолирана система е нула. Вселената е изолирана система; следователно, forU за Вселената е нула.