Enthalpy: apakah itu, formula, jenis dan contohnya

Apa itu Enthalpy?

Enthalpy adalah jumlah haba yang dibebaskan atau diserap oleh sistem termodinamik dari persekitaran di sekitarnya ketika berada pada tekanan yang berterusan, sistem termodinamik menjadi objek apa pun.

Dalam fizik dan kimia, entalpi adalah kuantiti termodinamik yang unit pengukurannya adalah Joules (J) dan diwakili oleh huruf H.

Formula untuk mengira entalpi adalah:

H = E + PV

Di mana:

• H adalah entalpi, E adalah tenaga dari sistem termodinamik, P adalah tekanan dari sistem termodinamik, V adalah isipadu.

Dalam formula ini, produk tekanan dikalikan dengan isipadu (PV), sama dengan kerja mekanikal yang diterapkan pada sistem.

Oleh itu, entalpi sama dengan tenaga sistem termodinamik ditambah dengan kerja mekanikal yang dikenakan padanya.

Walau bagaimanapun, entalpi sistem hanya dapat diukur pada masa ketika variasi tenaga berlaku. Variasi, yang ditunjukkan oleh tanda Δ, menimbulkan formula baru:

ΔH = ΔE + PΔV

Ini bermaksud bahawa variasi entalpi (ΔH) sama dengan variasi tenaga (ΔE) ditambah kerja mekanikal yang diterapkan pada sistem (PΔV).

Enthalpy berasal dari entálpō Yunani, yang bermaksud menambahkan atau menambahkan panas. Istilah ini pertama kali diciptakan oleh ahli fizik Belanda Heike Kamerlingh Onnes, pemenang Hadiah Nobel Fizik pada tahun 1913.

Jenis entalpi

Terdapat beberapa jenis entalpi bergantung pada zat dan proses yang terlibat. Apabila proses tersebut melibatkan pembebasan tenaga, ia adalah reaksi eksotermik, sementara penangkapan tenaga bermaksud bahawa ia adalah reaksi endotermik.

Berdasarkan perkara di atas, entalpi dikelaskan kepada:

Entalpi pembentukan

Tenaga inilah yang diperlukan untuk membentuk tahi lalat zat dari unsur-unsur yang menyusunnya. Ingat bahawa mol adalah unit pengukuran bahan yang bersamaan dengan 6.023x10 ²³ atom atau molekul.

Contoh entalpi pembentukan adalah penyatuan oksigen (O) dan hidrogen (H) untuk membentuk air (H ₂ O), yang tenaga atau variasi entalpi (ΔH) adalah -285,820 KJ / mol.

Entalpi tindak balas

Tenaga inilah yang melepaskan tindak balas kimia di bawah tekanan berterusan.

Contoh entalpi reaksi adalah pembentukan metana (CH4) dari penyatuan karbon (C) dan hidrogen (H):

C + 2H ₂ → CH ₄

Lihat juga tindak balas kimia.

Enthalpy penyelesaian

Merujuk kepada jumlah haba yang dibebaskan atau diserap oleh bahan apabila dilarutkan dalam larutan berair.

Contoh entalpi larutan adalah apa yang berlaku semasa melarutkan asid sulfurik (H ₂ SO ₄) di dalam air (H ₂ O). Jumlah tenaga yang dikeluarkan oleh asid begitu tinggi sehingga merupakan larutan yang mesti digunakan dengan langkah-langkah keselamatan tertentu.

Meneutralkan entalpi

Tenaga inilah yang ditangkap atau dibebaskan apabila asid dan basa dicampurkan, saling meneutralkan.

Contoh entalpi peneutralan adalah apabila kita mencampurkan asid asetik (CH₃COOH) dengan bikarbonat (NaHCO₃).

Lihat juga Asid dan asas.

Entalpi pembakaran

Ia adalah tenaga yang dibebaskan apabila satu mol bahan organik bertindak balas dengan oksigen di udara dan melepaskan karbon dioksida (CO _2).

Contoh entalpi pembakaran adalah yang dihasilkan oleh gas propana (C ₃ H ₈), yang membebaskan tenaga yang digunakan sebagai bahan bakar domestik:

C ₃ H ₈ + 5 O ₂ → 3CO ₂ + 4H ₂ O

Melancarkan 2,044 x 10 ³ KJ / mol

Variasi entalpi (ΔH) = -2.044x10 ^ 3 KJ / mol

Lihat juga Pembakaran.

Entalpi penguraian

Ini adalah jumlah haba atau tenaga yang dibebaskan apabila satu mol zat dipecah menjadi unsur yang lebih sederhana.

Contoh entalpi penguraian adalah apabila hidrogen peroksida atau hidrogen peroksida terurai untuk membentuk air dan oksigen:

2H ₂ O ₂ → 2H ₂ O + O ₂

96.5KJ / mol dilepaskan

Variasi Enthalpy (ΔH) = 96.5KJ / mol

Enthalpy pembubaran

Ini merujuk kepada jumlah haba atau tenaga yang ditangkap atau dibebaskan oleh zat apabila lebih banyak air ditambahkan ke dalam larutan.

Contoh entalpi pelarutan adalah ketika kita menambahkan detergen serbuk ke dalam air.

Lihat juga Penyelesaian kimia.

Fasa perubahan entalpi

Ia merujuk kepada pertukaran tenaga yang berlaku apabila unsur berubah keadaan (pepejal, cair atau gas). Dalam pengertian ini, kita mempunyai:

• Enthalpy of fusion: perubahan entalpi dalam peralihan dari pepejal ke cecair Enthalpy pemejalwapan: perubahan entalpi dalam peralihan dari pepejal ke gas. Entalpi penyejatan: bahagian dari cecair ke gas.

Contoh entalpi perubahan fasa adalah apa yang berlaku dalam kitaran air, kerana ketika pergi dari cecair ke keadaan gas atau pepejal (atau mana-mana gabungannya yang mungkin) air melepaskan atau menyerap tenaga. Dalam kes ini, perubahan tenaga dalam peralihan air dari cecair ke gas pada suhu 100 ° C adalah sama dengan 40.66 KJ / mol.

Lihat juga:

• Tindak balas endotermik. Tindak balas eksotermik.

Untuk apa entalpi?

Enthalpy digunakan untuk mengukur secara tepat variasi tenaga yang berlaku dalam sistem, baik ketika mengambil atau melepaskan tenaga ke dalam lingkungan.

Enthalpy adalah konsep termodinamik yang kompleks yang biasanya tidak digunakan dalam kehidupan seharian, kerana kita tidak mengira tenaga yang diperlukan untuk memanaskan air untuk teh, misalnya. Walau bagaimanapun, adalah mungkin untuk memahami bagaimana ia berfungsi dengan contoh sehari-hari.

Apabila kita mendidih air, suhunya secara beransur-ansur meningkat sehingga mencapai titik didih (100 ° C). Dalam hal ini, kita berbicara tentang entalpi negatif, kerana sistem termodinamika harus mengambil tenaga dari lingkungan untuk meningkatkan suhunya.

Sebaliknya, ketika kita membiarkan air yang sama menyejuk sedikit setelah direbus, suhunya mulai turun secara progresif tanpa memerlukan campur tangan luaran. Dalam hal ini, ini adalah entalpi positif, kerana tenaga dilepaskan ke persekitaran.

Enthalpy dan entropi

Entropi adalah kuantiti fizikal yang mengukur jumlah tenaga dalam sistem yang tidak tersedia. Dengan mengira besaran ini, dapat diketahui tahap kekacauan atau kekacauan dalam struktur sistem.

Hubungan antara entalpi dan entropi diberikan oleh keseimbangan sistem. Pada entalpi yang kurang (pertukaran tenaga), sistem cenderung untuk keseimbangan; tetapi pada masa yang sama entropi meningkat, kerana terdapat kemungkinan kekacauan yang lebih besar dalam sistem.

Sebaliknya, entropi minimum menunjukkan tahap kekacauan yang lebih rendah dan oleh itu, pertukaran tenaga (entalpi) akan lebih besar.