Enthalpi vs intern energi
För studieändamål i kemi delar vi universum i två som system och omgivning. När som helst är den del vi är intresserade av systemet, och resten är kring. Entalpi och intern energi är två begrepp relaterade till termodynamikens första lag, och de beskriver de reaktioner som sker i ett system och omgivningen.
Vad är entalpi?
När en reaktion äger rum kan den absorbera eller utveckla värme, och om reaktionen sker vid konstant tryck kallas denna värme för reaktionens entalpi. Entalpi hos molekyler kan inte mätas. Därför mäts förändring i entalpi under en reaktion. Entalpiförändringen (∆H) för en reaktion i en given temperatur och tryck erhålls genom att subtrahera entalpin för reaktanter från entalpin för produkter. Om detta värde är negativt är reaktionen exoterm. Om värdet är positivt, sägs reaktionen vara endoterm. Förändringen i entalpi mellan valfritt par av reaktanter och produkter är oberoende av vägen mellan dem. Dessutom beror entalpiförändring på reaktanternas fas. Till exempel, när syret och vätgasen reagerar för att producera vattenånga är entalpiförändringen -483,7 kJ. Men när samma reaktanter reagerar för att producera flytande vatten är entalpiförändringen -571,5 kJ.
2H2 (g) +O2 (g) → 2H2O (g); ∆H=-483,7 kJ
2H2 (g) +O2 (g) → 2H2O (l); ∆H=-571,7 kJ
Vad är intern energi?
Värme och arbete är två sätt att överföra energi. I mekaniska processer kan energi överföras från en plats till en annan, men den totala mängden energi bevaras. Vid kemiska omvandlingar gäller en liknande princip. Tänk på en reaktion som förbränning av metan.
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H 2O
Om reaktionen sker i en förseglad behållare, händer det bara att värme frigörs. Vi skulle kunna använda detta frigjorda enzym för att utföra mekaniskt arbete som att köra en turbin eller ångmaskin, etc. Det finns ett oändligt antal sätt som energin som produceras av reaktionen kan delas upp mellan värme och arbete. Det visar sig dock att summan av värmen som utvecklats och det mekaniska arbetet som utförs alltid är konstant. Detta leder till tanken att när man går från reaktanter till produkter, finns det någon egenskap som kallas den inre energin (U). Förändringen av intern energi betecknas som ∆U.
∆U=q + w; där q är värmen och w är det utförda arbetet
Den inre energin kallas en tillståndsfunktion eftersom dess värde beror på systemets tillstånd och inte hur systemet kom att vara i det tillståndet. Det vill säga, förändringen i U, när man går från det initiala tillståndet "i" till det slutliga tillståndet "f", beror endast på värdena för U i det initiala och slutliga tillståndet.
∆U=Uf – Ui
Enligt termodynamikens första lag är den interna energiförändringen i ett isolerat system noll. Universum är ett isolerat system; därför är ∆U för universum noll.
Vad är skillnaden mellan entalpi och intern energi?
• Entalpi kan presenteras i följande ekvation där U är den inre energin, p är trycket och V är systemets volym.
H=U + pV
• Därför ligger intern energi inom entalpitermen. Entalpi ges som
∆U=q + w
