Enthalpy vs intern energi
Til undersøgelsesformål i kemi opdeler vi universet i to som et system og omgivende. Når som helst er den del, vi er interesseret i, systemet, og resten omgiver. Enthalpi og intern energi er to begreber relateret til termodynamikens første lov, og de beskriver de reaktioner, der finder sted i et system og det omgivende.
Hvad er entalpi?
Når en reaktion finder sted, kan den absorbere eller udvikle varme, og hvis reaktionen udføres ved konstant tryk kaldes denne varme reaktionens entalpi. Enthalpi af molekyler kan ikke måles. Derfor måles entalpi under en reaktion. Enthalpiændringen (∆H) for en reaktion ved en given temperatur og et tryk opnås ved at trække entalpi af reaktanter fra produktens entalpi. Hvis denne værdi er negativ, er reaktionen eksoterm. Hvis værdien er positiv, siges reaktionen at være endoterm. Ændringen i entalpi mellem ethvert par reaktanter og produkter er uafhængig af stien mellem dem. Desuden afhænger ændring af entalpi af fasen af reaktanterne. For eksempel, når ilt- og brintgasserne reagerer for at producere vanddamp, er entalpiændringen -483,7 kJ. Imidlertid,når de samme reaktanter reagerer for at producere flydende vand, er entalpiændringen -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
Hvad er intern energi?
Varme og arbejde er to måder at overføre energi på. I mekaniske processer kan energi overføres fra et sted til et andet, men den samlede energimængde bevares. Ved kemiske transformationer gælder et lignende princip. Overvej en reaktion som forbrænding af metan.
CH 4 + 2 O 2 → CO 2 + 2 H 2 O
Hvis reaktionen finder sted i en lukket beholder, sker der kun, at der frigives varme. Vi kunne bruge dette frigivne enzym til at udføre mekanisk arbejde som at køre en turbine eller dampmaskine osv. Der er et uendeligt antal måder, hvorpå den energi, der produceres ved reaktionen, kunne fordeles mellem varme og arbejde. Det konstateres imidlertid, at summen af varmen udviklede sig, og det udførte mekaniske arbejde altid er konstant. Dette fører til ideen om, at der ved at gå fra reaktanter til produkter er en eller anden egenskab kaldet den indre energi (U). Ændringen af intern energi betegnes som ∆U.
∆U = q + w; hvor q er varmen og w er det udførte arbejde
Den interne energi kaldes en tilstandsfunktion, da dens værdi afhænger af systemets tilstand og ikke hvordan systemet blev til i den tilstand. Det vil sige, at ændringen i U, når man går fra den oprindelige tilstand "i" til den endelige tilstand "f", kun afhænger af værdierne for U i start- og sluttilstanden.
∆U = U f - U i
I henhold til termodynamikens første lov er den interne energiforandring i et isoleret system nul. Univers er et isoleret system; derfor er ∆U for universet nul.
Hvad er forskellen mellem entalpi og intern energi?
• Enthalpi kan præsenteres i følgende ligning, hvor U er den indre energi, p er tryk, og V er systemets volumen.
H = U + pV
• Derfor er intern energi inden for entalpi-begrebet. Enthalpy gives som,
∆U = q + w
