Entalpia: Magia w Świecie Energii!
Cześć! Dzisiaj zanurzymy się w niezwykły świat entalpii – tej tajemniczej energii, która sprawia, że reakcje chemiczne stają się jeszcze ciekawsze! Gotowi? No to zaczynamy!
Co to jest entalpia? Hura za wzorami!
Entalpię przedstawia się za pomocą poniższego wzoru:
H=U+pV
Co to oznacza? To jak przepis na idealne ciasto! Mamy energię wewnętrzną (U), która jest potrzebna do utworzenia układu, oraz „pV”, czyli praca, jaką trzeba wykonać, żeby zrobić miejsce dla naszego chemicznego ciastka.
Małe zmiany, wielkie odkrycia!
Jak rozpisać tę definicję, gdy mówimy o naprawdę, naprawdę małych zmianach? Oto magia matematyki:
dH=dU+pdV+Vdp
Po otrzymaniu takiego zapisu warto się teraz zastanowić jak powyższy wzór będzie wyglądał w warunkach izobarycznych i w warunkach izochorycznych.
-
a) Warunki izobaryczne: Uwaga, ciśnienie!
- w warunkach izobarycznych ciśnienie nie zmienia się (jest wartością stałą), a skoro tak, to zmiana ciśnienia jest równa zero (ciśnienie się nie zmienia). Z tego powodu „dp” czyli różniczka ciśnienia (nieskończenie mała zmiana ciśnienia) jest równa zero i ten człon nam się zeruje w wzór na entalpię. W warunkach izobarycznych przybiera następującą postać:
dH=dU+pdV
-
b) Warunki izochoryczne: Jak tu ciasno!
- objętość nie zmienia się, a jeśli tak to różniczka objętości (zmiana objętości) jest równa zero a wzór na zmianę entalpii przybiera postać:
dH=dU +Vdp
I zasada termodynamiki: Jak zupa pomidorowa!
Wzór na entalpię można przedstawić w jeszcze innej postaci. Wystarczy tylko zauważyć , że we wzorze na entalpię mamy zmianę energii wewnętrznej. Z I zasady termodynamiki już wiemy, że zmiana energii wewnętrznej następuje na skutek dostarczonego ciepła i wykonanej pracy objętościowej nad układem.
dU=dQ-pzdV
Skoro tak, to można spokojnie w miejsce „dU” , we worze na entalpię, wstawić równanie z I zasady termodynamiki
dH=dU+pdV+Vdp
dH=dQ-pzdV+pdV+Vdp
W warunkach odwracalnych ciśnienie zewnętrzne jest równe ciśnieniu wewnętrznemu, dlatego wzór można zapisać w następujący sposób:
dH=dQ-pdV+pdV+Vdp
W powyższym wzorze, jak widzisz, człony pdV skracają nam się, a wzór na zmianę entalpii przybiera następującą postać
dH=dQ +Vdp
A co z ciepłem?
W przypadku gdy ciśnienie jest stałe to zmiana entalpii jest równa ciepłu dostarczonemu do układu
dH=dQ
Niech to będzie prosta zasada – jak gotowanie ulubionej potrawy!
Po więcej informacji na temat funkcji stanu odsyłam do kursu z chemii fizycznej 1b
