Pagrindinis skirtumas tarp entalpijos ir šilumos yra tas, kad entalpija yra šilumos kiekis, perduodamas vykstant cheminei reakcijai esant pastoviam slėgiui, o šiluma yra energijos forma.
Chemijos studijų tikslais visatą padalijame į dvi dalis: sistemą ir aplinką. Sistema yra mūsų tyrimo objektas, o visa kita – aplinka. Šiluma ir entalpija yra du terminai, apibūdinantys energijos srautą ir sistemos savybes.
Kas yra entalpija?
Termodinamikoje bendra sistemos energija yra vidinė energija. Vidinė energija nurodo bendrą molekulių kinetinę ir potencialią energiją sistemoje. Sistemos vidinė energija gali būti keičiama arba atliekant darbus prie sistemos, arba ją šildant. Tačiau vidinės energijos pokytis nėra lygus energijai, kuri perduodama kaip šiluma, kai sistema gali pakeisti savo tūrį.
Entalpija yra termodinaminė savybė, kurią galime žymėti H. Šio termino matematinis ryšys yra toks:
H=U + PV
Čia H yra entalpija, o U yra vidinė energija, P yra slėgis ir V yra sistemos tūris. Ši lygtis rodo, kad energija, tiekiama kaip šiluma esant pastoviam slėgiui, yra lygi entalpijos pokyčiui. Terminas pV reiškia energiją, reikalingą sistemai, kad pakeistų tūrį, palyginti su pastoviu slėgiu. Todėl entalpija iš esmės yra reakcijos esant pastoviam slėgiui šiluma.
01 pav. Entalpijos pokyčiai, susiję su medžiagos faziniais pokyčiais
Be to, reakcijos entalpijos pokytis (∆H) tam tikroje temperatūroje ir slėgyje gaunamas iš produktų entalpijos atėmus reaguojančių medžiagų entalpiją. Jei ši vertė yra neigiama, reakcija yra egzoterminė. Jei reikšmė teigiama, vadinasi, reakcija yra endoterminė. Bet kurios reagentų ir produktų poros entalpijos pokytis nepriklauso nuo kelio tarp jų. Be to, entalpijos pokytis priklauso nuo reagentų fazės. Pavyzdžiui, deguonies ir vandenilio dujoms reaguojant į vandens garus, entalpijos pokytis yra -483,7 kJ. Tačiau kai tie patys reagentai reaguoja į skystą vandenį, entalpijos pokytis yra –571,5 kJ.
Kas yra šiluma?
Sistemos gebėjimas atlikti darbą yra tos sistemos energija. Mes galime dirbti su sistema arba sistema gali atlikti darbą, dėl kurio atitinkamai padidėja arba sumažėja sistemos energija. Sistemos energiją galima keisti ne tik pačiu darbu, bet ir kitomis priemonėmis. Kai sistemos energija kinta dėl temperatūros skirtumo tarp sistemos ir jos aplinkos, ta energija vadinama šiluma (q); tai yra, energija buvo perduota kaip šiluma.
Šilumos perdavimas vyksta iš aukštos temperatūros į žemą temperatūrą, kuri priklauso nuo temperatūros gradiento. Be to, šis procesas tęsiasi tol, kol temperatūra tarp sistemos ir aplinkos pasiekia tą patį lygį. Yra dviejų tipų šilumos perdavimo procesai. Tai yra endoterminiai ir egzoterminiai procesai. Endoterminis procesas yra procesas, kurio metu energija iš aplinkos į sistemą patenka kaip šiluma, o egzoterminis procesas yra toks, kai šiluma iš sistemos perduodama į aplinką kaip šiluma.
Koks skirtumas tarp entalpijos ir šilumos?
Dažniausiai terminus entalpija ir šiluma vartojame pakaitomis, tačiau yra nedidelis skirtumas tarp entuziazmo ir karščio. Pagrindinis skirtumas tarp entalpijos ir šilumos yra tas, kad entalpija apibūdina šilumos kiekį, perduodamą cheminės reakcijos metu esant pastoviam slėgiui, tuo tarpu šiluma yra energijos forma. Be to, entalpija yra būsenos funkcija, o šiluma – ne, nes šiluma nėra būdinga sistemos savybė. Be to, negalime tiesiogiai išmatuoti entalpijos, todėl turime ją apskaičiuoti per lygtis; tačiau šilumą galime išmatuoti tiesiogiai kaip temperatūros pokytį.
Santrauka – entalpija prieš karštį
Sąvokas entalpija ir šiluma dažnai vartojame pakaitomis, tačiau entalpija šiek tiek skiriasi, o šiluma yra ta, kad entalpija apibūdina šilumos kiekį, perduodamą cheminės reakcijos metu esant pastoviam slėgiui, o šiluma yra energijos forma.
