Kluczowa różnica między entalpią a ciepłem polega na tym, że entalpia to ilość ciepła przekazywanego podczas reakcji chemicznej przy stałym ciśnieniu, podczas gdy ciepło jest formą energii.
Dla celów badawczych z chemii dzielimy wszechświat na dwie części: system i otoczenie. Przedmiotem naszych badań jest system, a reszta to otoczenie. Ciepło i entalpia to dwa terminy opisujące przepływ energii i właściwości systemu.
Co to jest entalpia?
W termodynamice całkowita energia systemu to energia wewnętrzna. Energia wewnętrzna określa całkowitą energię kinetyczną i potencjalną cząsteczek w układzie. Energię wewnętrzną systemu można zmienić, wykonując prace w systemie lub go podgrzewając. Jednak zmiana energii wewnętrznej nie jest równa energii, która jest przenoszona jako ciepło, gdy system jest w stanie zmienić swoją objętość.
Entalpia jest właściwością termodynamiczną i możemy ją oznaczyć przez H. Matematyczna zależność dla tego terminu jest następująca:
H=U + PV
Tutaj, H to entalpia, a U to energia wewnętrzna, P to ciśnienie, a V to objętość układu. To równanie pokazuje, że energia dostarczana w postaci ciepła przy stałym ciśnieniu jest równa zmianie entalpii. Termin pV obejmuje energię wymaganą przez system do zmiany objętości w stosunku do stałego ciśnienia. Dlatego entalpia jest zasadniczo ciepłem reakcji przy stałym ciśnieniu.
Rysunek 01: Zmiany entalpii dla zmian fazowych materii
Ponadto zmianę entalpii (∆H) dla reakcji w danej temperaturze i ciśnieniu uzyskuje się przez odjęcie entalpii substratów od entalpii produktów. Jeśli ta wartość jest ujemna, reakcja jest egzotermiczna. Jeśli wartość jest dodatnia, mówi się, że reakcja jest endotermiczna. Zmiana entalpii między dowolną parą reagentów i produktów jest niezależna od ścieżki między nimi. Ponadto zmiana entalpii zależy od fazy reagentów. Na przykład, gdy gazy tlenu i wodoru reagują z wytworzeniem pary wodnej, zmiana entalpii wynosi -483,7 kJ. Ale gdy te same reagenty reagują z wytworzeniem ciekłej wody, zmiana entalpii wynosi -571,5 kJ.
Co to jest ciepło?
Zdolność systemu do wykonywania pracy to energia tego systemu. Możemy wykonać pracę nad systemem lub system może wykonać pracę, co prowadzi do odpowiedniego zwiększenia lub zmniejszenia energii systemu. Energię systemu można zmienić nie tylko samą pracą, ale także innymi środkami. Kiedy energia systemu zmienia się w wyniku różnicy temperatur między systemem a jego otoczeniem, nazywamy tę energię przekazywaną ciepłem (q); czyli energia została przekazana jako ciepło.
Przenikanie ciepła odbywa się od wysokiej do niskiej temperatury, zgodnie z gradientem temperatury. Co więcej, proces ten trwa do momentu, gdy temperatura między systemem a otoczeniem osiągnie ten sam poziom. Istnieją dwa rodzaje procesów wymiany ciepła. Są to procesy endotermiczne i egzotermiczne. Proces endotermiczny to proces, w którym energia wchodzi do systemu z otoczenia jako ciepło, podczas gdy proces egzotermiczny to taki, w którym ciepło jest przekazywane z systemu do otoczenia jako ciepło.
Jaka jest różnica między entalpią a ciepłem?
W większości przypadków używamy terminów entalpia i ciepło zamiennie, ale jest niewielka różnica między entalpią a ciepłem. Kluczową różnicą między entalpią a ciepłem jest to, że entalpia opisuje ilość ciepła przekazywanego podczas reakcji chemicznej pod stałym ciśnieniem, podczas gdy ciepło jest formą energii. Co więcej, entalpia jest funkcją stanu, podczas gdy ciepło nie jest, ponieważ ciepło nie jest nieodłączną właściwością systemu. Ponadto nie możemy bezpośrednio zmierzyć entalpii, więc musimy ją obliczyć za pomocą równań; jednak możemy mierzyć ciepło bezpośrednio jako zmianę temperatury.
Podsumowanie – entalpia kontra ciepło
Często używamy terminów entalpia i ciepło zamiennie, ale istnieje niewielka różnica między entalpią a ciepłem, ponieważ entalpia opisuje ilość ciepła przenoszonego podczas reakcji chemicznej pod stałym ciśnieniem, podczas gdy ciepło jest formą energii.
