Enthalpy vs intern energi
För kemiska studier, delar vi universum i två som ett system och omgivande. När som helst är den del vi är intresserad av systemet, och resten omger. Entalpi och intern energi är två begrepp relaterade till termodynamikens första lag, och de beskriver de reaktioner som sker i ett system och det omgivande.
Vad är entalpi?
När en reaktion äger rum kan den absorbera eller utveckla värme, och om reaktionen utförs vid konstant tryck kallas denna värme reaktionens entalpi. Entalpi av molekyler kan inte mätas. Därför mäts förändring i entalpi under en reaktion. Entalpiändringen (∆H) för en reaktion vid en given temperatur och ett tryck erhålls genom att subtrahera entalpi av reaktanter från produktens entalpi. Om detta värde är negativt är reaktionen exoterm. Om värdet är positivt sägs reaktionen vara endoterm. Förändringen i entalpi mellan valfritt par reaktanter och produkter är oberoende av vägen mellan dem. Vidare beror entalpiförändring på reaktantfasen. Till exempel när syre- och vätgaserna reagerar för att producera vattenånga är entalpiförändringen -483,7 kJ. Dock,när samma reaktanter reagerar för att producera flytande vatten är entalpiändringen -571,5 kJ.
2H 2 (g) + O 2 (g) → 2H 2 O (g); ∆H = -483,7 kJ
2H 2 (g) + O 2 (g) → 2H 2 O (l); ∆H = -571,7 kJ
Vad är intern energi?
Värme och arbete är två sätt att överföra energi. I mekaniska processer kan energi överföras från en plats till en annan, men den totala mängden energi sparas. Vid kemiska transformationer gäller en liknande princip. Tänk på en reaktion som förbränning av metan.
CH 4 + 2 O 2 → CO 2 + 2 H 2 O
Om reaktionen sker i en förseglad behållare, allt som händer är att värme släpps ut. Vi kan använda detta frigjorda enzym för att utföra mekaniskt arbete som att driva en turbin- eller ångmotor, etc. Det finns ett oändligt antal sätt att den energi som produceras av reaktionen kan delas upp mellan värme och arbete. Det visar sig emellertid att summan av värmen utvecklats och det mekaniska arbetet som utförs alltid är konstant. Detta leder till idén att när man går från reaktanter till produkter finns det någon egendom som kallas den inre energin (U). Förändringen av intern energi betecknas som ∆U.
∆U = q + w; där q är värmen och w är arbetet
Den interna energin kallas en tillståndsfunktion eftersom dess värde beror på systemets tillstånd och inte hur systemet kom till att vara i det tillståndet. Det vill säga att förändringen i U, när man går från initialtillståndet "i" till slutligt tillstånd "f", beror bara på värdena på U i initial- och sluttillståndet.
∆U = U f - U i
Enligt termodynamikens första lag är den inre energiförändringen i ett isolerat system noll. Universum är ett isolerat system; därför är ∆U för universum noll.
Vad är skillnaden mellan entalpi och intern energi?
• Enthalpi kan presenteras i följande ekvation där U är den inre energin, p är trycket och V är systemets volym.
H = U + pV
• Intern energi ligger därför inom entalpiperioden. Enthalpy ges som, ∆U = q + w
