Wat is enthalpie?
Enthalpie is de hoeveelheid warmte die een thermodynamisch systeem afgeeft of absorbeert uit de omgeving die het omringt wanneer het onder constante druk staat, begrip door thermodynamisch systeem elk object.
In natuurkunde en scheikunde, enthalpie is een thermodynamische grootheid waarvan de meeteenheid de Joule (J) is en wordt weergegeven door de letter H.
De formule om enthalpie te berekenen is:
H = E + PV
Waar:
- H is enthalpie.
- E is de energie van het thermodynamische systeem.
- P is de druk van het thermodynamische systeem.
- V is het volume.
In deze formule is het product van de druk vermenigvuldigd met het volume (PV), gelijk aan de mechanische arbeid die op het systeem wordt uitgeoefend.
daarom, enthalpie is gelijk aan de energie van een thermodynamisch systeem plus de mechanische arbeid die erop wordt uitgeoefend.
De enthalpie van een systeem kan echter alleen worden gemeten op het moment dat er een energieverandering optreedt. De variatie, weergegeven door het teken , geeft aanleiding tot een nieuwe formule:
∆H = ∆E + P∆V
Dit betekent dat de verandering in enthalpie (∆H) gelijk is aan de verandering in energie (∆E) plus de mechanische arbeid die op het systeem wordt uitgeoefend (P∆V).
Enthalpie komt van het Grieks enthálpō, wat betekent om warmte toe te voegen of toe te voegen. De term werd voor het eerst bedacht door de Nederlandse natuurkundige Heike Kamerlingh Onnes, winnaar van de Nobelprijs voor de natuurkunde in 1913.
Enthalpie typen
Er zijn verschillende soorten enthalpie, afhankelijk van de betrokken stoffen en processen. Wanneer het proces gepaard gaat met het vrijkomen van energie, is het een exotherme reactie, terwijl het vastleggen van energie betekent dat het een endotherme reactie is.
Op basis van het bovenstaande worden enthalpieën ingedeeld in:
Formatie-enthalpie
Het is de energie die nodig is om een mol van een stof te vormen uit de elementen waaruit het bestaat. Bedenk dat de mol de maateenheid is van een stof die gelijk is aan 6,023x1023 atomen of moleculen.
Een voorbeeld van vormingsenthalpie is de vereniging van zuurstof (O) en waterstof (H) om water te vormen (H2O), waarvan de energie- of enthalpievariatie (ΔH) -285.820 KJ / mol is.
Reactie-enthalpie
Het is de energie die vrijkomt bij een chemische reactie onder constante druk.
Een voorbeeld van reactie-enthalpie is de vorming van methaan (CH4) uit de vereniging van koolstof (C) en waterstof (H):
C + 2H2 → CH4
Zie ook Chemische reactie.
oplossing enthalpie
Het verwijst naar de hoeveelheid warmte die wordt afgegeven of geabsorbeerd door een stof wanneer deze oplost in een waterige oplossing.
Een voorbeeld van oplossingsenthalpie is wat er gebeurt bij het oplossen van zwavelzuur (H2SW4) in water (H2OF). De hoeveelheid energie die vrijkomt door het zuur is zo hoog dat het een oplossing is die met bepaalde veiligheidsmaatregelen moet worden gebruikt.
Neutralisatie enthalpie
Het is de energie die wordt opgevangen of vrijgegeven wanneer een zuur en een base zich vermengen en elkaar neutraliseren.
Een voorbeeld van enthalpie van neutralisatie het is wanneer we azijnzuur (CH₃COOH) mengen met bicarbonaat (NaHCO₃).
Zie ook Zuren en basen.
Enthalpie van verbranding
Het is de energie die vrijkomt wanneer één mol organische stof reageert met zuurstof in de lucht en daarbij kooldioxide (CO2).
Een voorbeeld van enthalpie van verbranding is dat gegenereerd door propaangas (C3H8), waarbij energie vrijkomt die als huisbrandstof wordt gebruikt:
C3H8 + 5 O2 → 3CO2+ 4H2OF
Gratis 2.044 x 103 KJ / mol
De enthalpieverandering (ΔH) = -2.044x10 3 KJ / mol
Zie ook Verbranding.
Verval enthalpie
Het is de hoeveelheid warmte of energie die vrijkomt wanneer een mol stof uiteenvalt in eenvoudigere elementen.
Een voorbeeld van enthalpie van ontbinding is wanneer waterstofperoxide of waterstofperoxide ontleedt om water en zuurstof te vormen:
2H2OF2→ 2H2O + O2
96.5KJ/mol worden vrijgegeven
De enthalpieverandering (ΔH) = 96.5KJ / mol
Oplos-enthalpie
Het verwijst naar de hoeveelheid warmte of energie die een stof vangt of opgeeft wanneer er meer water aan de oplossing wordt toegevoegd.
Een voorbeeld van ontbindingsenthalpie Het is wanneer we poedervormig wasmiddel aan het water toevoegen.
Zie ook Chemische oplossing.
Faseverandering enthalpie
Het verwijst naar de energie-uitwisseling die plaatsvindt wanneer een element van toestand verandert (vast, vloeibaar of gas). In die zin hebben we:
- Fusie-enthalpie: de enthalpieverandering in de overgang van vaste naar vloeibare toestand
- Enthalpie van sublimatie: de enthalpieverandering in de overgang van vast naar gas.
- Enthalpie van verdamping: de overgang van vloeistof naar gas.
Een voorbeeld van faseveranderingsenthalpie Dit is wat er gebeurt in de watercyclus, aangezien water bij het overgaan van een vloeistof naar een gasvormige of vaste toestand (of een van hun mogelijke combinaties) energie vrijgeeft of absorbeert. In dit geval is de energieverandering bij de overgang van water van vloeistof naar gas bij 100 ° C gelijk aan 40,66 KJ / mol.
Zie ook:
- Endotherme reactie.
- Exotherme reactie.
Waar is enthalpie voor?
Enthalpie wordt gebruikt om nauwkeurig de energievariaties te meten die optreden in een systeem, hetzij op het moment dat energie wordt opgenomen of afgegeven aan de omgeving.
Enthalpie is een complex concept in de thermodynamica dat in het dagelijks leven zelden wordt gebruikt, omdat we niet de energie berekenen die nodig is om bijvoorbeeld water voor thee te verwarmen. Het is echter mogelijk om te begrijpen hoe het werkt met een alledaags voorbeeld.
Wanneer we water koken, stijgt de temperatuur geleidelijk tot het kookpunt (100 ° C) bereikt. In dit geval hebben we het over negatieve enthalpie, omdat het thermodynamische systeem energie uit de omgeving moest halen om de temperatuur te verhogen.
Aan de andere kant, wanneer we datzelfde water na het koken een beetje laten afkoelen, begint de temperatuur geleidelijk te dalen zonder dat er externe tussenkomst nodig is. In dit geval is het positieve enthalpie, omdat er energie vrijkomt in het milieu.
Enthalpie en entropie
Entropie is een fysieke grootheid die de hoeveelheid energie in een systeem meet die niet beschikbaar is. Door deze grootte te berekenen, is het mogelijk om de mate van wanorde of chaos in de structuur van een systeem te kennen.
De relatie tussen enthalpie en entropie wordt gegeven door het evenwicht van het systeem. Bij lagere enthalpie (energie-uitwisseling) neigt het systeem naar evenwicht; maar tegelijkertijd neemt de entropie toe, omdat er een grotere kans op chaos in het systeem is.
Van zijn kant impliceert een minimale entropie een lager niveau van chaos en daarom zal de energie-uitwisseling (enthalpie) groter zijn.
