Ero entalpian ja sisäisen energian välillä

Entalpia vs. sisäinen energia

Kemian opiskelua varten jaamme maailmankaikkeuden kahteen osaksi systeeminä ja sitä ympäröivänä. Milloin tahansa olemme kiinnostuneita järjestelmästä, ja loput ympäröivät. Entalpia ja sisäinen energia ovat kahta termodynamiikan ensimmäiseen lakiin liittyvää käsitettä, ja ne kuvaavat järjestelmässä ja sitä ympäröivissä reaktioissa tapahtuvia reaktioita.

Mikä on Enthalpy?

Kun reaktio tapahtuu, se voi absorboida tai kehittää lämpöä, ja jos reaktio tapahtuu vakiopaineessa, tätä lämpöä kutsutaan reaktion entalpiaksi. Molekyylien entalpiaa ei voida mitata. Siksi entalpian muutos reaktion aikana mitataan. Reaktion entalpianmuutos (∆H) tietyssä lämpötilassa ja paineessa saadaan vähentämällä reagenssien entalpia tuotteiden entalpiasta. Jos tämä arvo on negatiivinen, niin reaktio on eksoterminen. Jos arvo on positiivinen, reaktion sanotaan olevan endoterminen. Entalpian muutos minkä tahansa reagenssiparin ja tuotteen välillä on riippumaton niiden välisestä reitistä. Lisäksi entalpian muutos riippuu reagenssien vaiheesta. Esimerkiksi kun happi ja vetykaasut reagoivat tuottamaan vesihöyryä, entalpian muutos on -483,7 kJ. Kuitenkin kun samat reagenssit reagoivat tuottamaan nestemäistä vettä, entalpian muutos on -571,5 kJ.

2H₂ (g) + O₂ (g) → 2H₂O (g); 'H = -483,7 kJ

2H₂ (g) + O₂ (G) → 2H₂O (l); 'H = -571,7 kJ

Mikä on sisäinen energia?

Lämpö ja työ ovat kaksi tapaa siirtää energiaa. Mekaanisissa prosesseissa energiaa voidaan siirtää paikasta toiseen, mutta energian kokonaismäärä säästyy. Kemiallisissa muutoksissa sovelletaan samanlaista periaatetta. Harkitse reaktiota, kuten metaanin palamista.

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

Jos reaktio tapahtuu suljetussa astiassa, tapahtuu vain se, että lämpö vapautuu. Voisimme käyttää tätä vapautunutta entsyymiä mekaanisiin töihin, kuten turbiinin tai höyrykoneen käyttämiseen jne. On olemassa ääretön määrä tapoja, joilla reaktion tuottama energia voidaan jakaa lämmön ja työn välillä. On kuitenkin havaittu, että kehittyneen lämmön ja suoritetun mekaanisen työn summa on aina vakio. Tämä johtaa ajatukseen, että siirtyessään reagensseista tuotteisiin on jokin ominaisuus, nimeltään sisäinen energia (U). Sisäisen energian muutos on merkitty ∆U.

∆U = q + w; missä q on lämpö ja w on tehty työ

Sisäistä energiaa kutsutaan tilafunktioksi, koska sen arvo riippuu järjestelmän tilasta eikä siitä, kuinka järjestelmä tuli tässä tilassa. Eli U: n muutos, kun siirrytään alkutilasta “i” lopputilaan “f”, riippuu vain U: n arvoista alku- ja loputilassa.

∆U = U_f - U_minä

Termodynamiikan ensimmäisen lain mukaan eristetyn järjestelmän sisäinen energian muutos on nolla. Universumi on eristetty järjestelmä; siksi ∆U maailmankaikkeudessa on nolla.