Razlika između entalpije i unutarnje energije

Entalpija vs unutarnja energija

Za potrebe studija iz kemije dijelimo svemir na dva kao sustav i okolinu. U bilo kojem trenutku dio koji nas zanima je sustav, a ostatak je okolina. Entalpija i unutarnja energija dva su pojma povezana s prvim zakonom termodinamike i oni opisuju reakcije koje se odvijaju u sustavu i okolini.

Što je entalpija?

Kada se dogodi reakcija, ona može apsorbirati ili razvijati toplinu, a ako se reakcija odvija pod stalnim pritiskom, ta se toplina naziva entalpija reakcije. Entalpija molekula ne može se mjeriti. Stoga se mjeri promjena entalpije tijekom reakcije. Promjena entalpije (∆H) za reakciju u određenoj temperaturi i tlaku dobiva se oduzimanjem entalpije reaktanata od entalpije proizvoda. Ako je ta vrijednost negativna, tada je reakcija egzotermna. Ako je vrijednost pozitivna, kaže se da je reakcija endotermična. Promjena entalpije između bilo kojeg para reaktanata i produkata ne ovisi o putu između njih. Osim toga, promjena entalpije ovisi o fazi reaktanata. Na primjer, kada plinovi kisika i vodika reagiraju na stvaranje vodene pare, promjena entalpije je -483,7 kJ. Međutim, kada isti reaktanti reagiraju na proizvodnju tekuće vode, promjena entalpije je -571,5 kJ.

2H₂ (g) + 0₂ (g) → 2H₂0 (g); ∆H = -483,7 kJ

2H₂ (g) + 0₂ (G) → 2H₂0 (l); ∆H = -571,7 kJ

Što je unutarnja energija?

Toplina i rad su dva načina prijenosa energije. U mehaničkim se procesima energija može prenijeti s jednog mjesta na drugo, ali ukupna količina energije se čuva. U kemijskim transformacijama vrijedi sličan princip. Razmotrite reakciju poput izgaranja metana.

CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O

Ako se reakcija odvija u zatvorenoj posudi, sve što se događa je da se oslobađa toplina. Taj oslobođeni enzim mogli bismo koristiti za mehaničke radove, kao što su pokretanje turbine ili parnog stroja, itd. Postoji beskonačan broj načina na koje se energija proizvedena reakcijom može podijeliti između topline i rada. Međutim, utvrđeno je da je količina topline koja se razvijala i da je mehanički rad uvijek stalan. To dovodi do ideje da u prelasku od reaktanata do proizvoda postoji neko svojstvo koje se zove, unutarnja energija (U). Promjena unutarnje energije označava se s ∆U.

∆U = q + w; gdje q je toplina, a w izvršeni posao

Unutarnja energija naziva se državnom funkcijom jer njena vrijednost ovisi o stanju sustava, a ne o tome kako je sustav u tom stanju. Odnosno, promjena u U, prelaskom iz početnog stanja "i" u konačno stanje "f", ovisi samo o vrijednostima U u početnom i završnom stanju.

∆U = U_f - U_ja

Prema prvom zakonu termodinamike, unutarnja promjena energije izoliranog sustava je nula. Svemir je izolirani sustav; prema tome, ∆U za svemir je nula.