Galvenā atšķirība starp entalpiju un siltumu ir tāda, ka entalpija ir siltuma daudzums, kas tiek pārnests ķīmiskās reakcijas laikā nemainīgā spiedienā, turpretim siltums ir enerģijas veids.
Ķīmijas studiju nolūkos mēs sadalām Visumu divās daļās: sistēmā un apkārtējā. Sistēma ir mūsu izmeklēšanas priekšmets, bet pārējais ir apkārtējais. Siltums un entalpija ir divi termini, kas raksturo enerģijas plūsmu un sistēmas īpašības.
Kas ir entalpija?
Terodinamikā sistēmas kopējā enerģija ir iekšējā enerģija. Iekšējā enerģija nosaka molekulu kopējo kinētisko un potenciālo enerģiju sistēmā. Sistēmas iekšējo enerģiju var mainīt vai nu veicot darbu pie sistēmas, vai to sildot. Tomēr iekšējās enerģijas izmaiņas nav vienādas ar enerģiju, kas pāriet kā siltums, kad sistēma spēj mainīt savu tilpumu.
Entalpija ir termodinamiska īpašība, un mēs to varam apzīmēt ar H. Šī termina matemātiskā attiecība ir šāda:
H=U + PV
Šeit H ir entalpija un U ir iekšējā enerģija, P ir spiediens un V ir sistēmas tilpums. Šis vienādojums parāda, ka enerģija, kas tiek piegādāta kā siltums pie nemainīga spiediena, ir vienāda ar entalpijas izmaiņām. Termins pV atspoguļo enerģiju, kas sistēmai nepieciešama, lai mainītu tilpumu pret pastāvīgu spiedienu. Tāpēc entalpija būtībā ir reakcijas siltums nemainīgā spiedienā.
Attēls 01: entalpijas izmaiņas matērijas fāzes izmaiņām
Turklāt entalpijas izmaiņas (∆H) reakcijai noteiktā temperatūrā un spiedienā iegūst, atņemot reaģentu entalpiju no produktu entalpijas. Ja šī vērtība ir negatīva, reakcija ir eksotermiska. Ja vērtība ir pozitīva, tad tiek uzskatīts, ka reakcija ir endotermiska. Entalpijas izmaiņas starp jebkuru reaģentu un produktu pāri nav atkarīgas no ceļa starp tiem. Turklāt entalpijas izmaiņas ir atkarīgas no reaģentu fāzes. Piemēram, kad skābekļa un ūdeņraža gāzes reaģē, veidojot ūdens tvaikus, entalpijas izmaiņas ir -483,7 kJ. Bet, ja tie paši reaģenti reaģē, veidojot šķidru ūdeni, entalpijas izmaiņas ir -571,5 kJ.
Kas ir siltums?
Sistēmas spēja veikt darbu ir šīs sistēmas enerģija. Mēs varam veikt darbu pie sistēmas vai sistēma var veikt darbu, kas noved pie attiecīgi palielināt vai samazināt sistēmas enerģiju. Sistēmas enerģiju var mainīt ne tikai ar pašu darbu, bet arī ar citiem līdzekļiem. Kad sistēmas enerģija mainās temperatūras starpības rezultātā starp sistēmu un tās apkārtni, mēs šo enerģiju saucam par siltumu (q); tas ir, enerģija ir pārnesta kā siltums.
Siltuma pārnešana notiek no augstas temperatūras uz zemu temperatūru, kas ir saskaņā ar temperatūras gradientu. Turklāt šis process turpinās, līdz temperatūra starp sistēmu un apkārtējo vidi sasniedz to pašu līmeni. Ir divu veidu siltuma pārneses procesi. Tie ir endotermiski un eksotermiski procesi. Endotermisks process ir process, kurā enerģija no apkārtējās vides nonāk sistēmā kā siltums, savukārt eksotermisks ir process, kurā siltums tiek pārnests no sistēmas uz apkārtni kā siltums.
Kāda ir atšķirība starp entalpiju un siltumu?
Lielākoties terminus entalpija un siltums lietojam kā sinonīmus, taču pastāv neliela atšķirība starp entuziasmu un karstumu. Galvenā atšķirība starp entalpiju un siltumu ir tā, ka entalpija raksturo siltuma daudzumu, kas tiek pārnests ķīmiskās reakcijas laikā nemainīgā spiedienā, turpretim siltums ir enerģijas veids. Turklāt entalpija ir stāvokļa funkcija, savukārt siltums nav, jo siltums nav sistēmas raksturīga īpašība. Turklāt mēs nevaram tieši izmērīt entalpiju, tāpēc mums tā jāaprēķina, izmantojot vienādojumus; tomēr mēs varam izmērīt siltumu tieši kā temperatūras izmaiņas.
Kopsavilkums - entalpija pret karstumu
Mēs bieži lietojam terminus entalpija un siltums aizstājamus, taču ir neliela atšķirība entalpija un siltums ir tas, ka entalpija raksturo siltuma daudzumu, kas tiek pārnests ķīmiskās reakcijas laikā nemainīgā spiedienā, turpretim siltums ir enerģijas veids.
