Unterschied zwischen Enthalpie und Hitze

Enthalpie gegen Hitze

Für die Studienzwecke in der Chemie teilen wir das Universum in zwei Teile; als System und Umgebung. Zu jeder Zeit ist der Teil, an dem wir interessiert sind, das System, und der Rest ist umliegend. Wärme und Enthalpie sind zwei Begriffe, die den Energiefluss und die Eigenschaften eines Systems beschreiben.

Hitze

Die Fähigkeit eines Systems zur Arbeit ist die Energie dieses Systems. Arbeit kann am System oder Arbeit kann durch das System ausgeführt werden. Dann wird die Energie des Systems entsprechend erhöht oder verringert. Die Energie eines Systems kann nicht nur durch die Arbeit selbst, sondern auch auf andere Weise verändert werden. Wenn sich die Energie eines Systems als Folge einer Temperaturdifferenz zwischen dem System und seiner Umgebung ändert, beziehen wir uns auf die übertragene Energie als Wärme (q). Das heißt, Energie wurde als Wärme übertragen. Die Wärmeübertragung erfolgt von hoher Temperatur zu niedriger Temperatur, was einem Temperaturgradienten entspricht. Dieser Prozess wird fortgesetzt, bis die Temperatur zwischen dem System und der Umgebung den gleichen Wert erreicht. Wärmeübertragungsprozesse können auf zwei Arten erfolgen. Sie sind endotherme Prozesse und exotherme Prozesse. Endothermischer Prozess ist ein Prozess, bei dem Energie aus der Umgebung als Wärme in das System gelangt. Bei einem exothermen Prozess wird Wärme von der Anlage als Wärme an die Umgebung abgegeben.

Enthalpie

In der Thermodynamik wird die Gesamtenergie eines Systems als innere Energie bezeichnet. Die innere Energie gibt die gesamte kinetische und potentielle Energie der Moleküle im System an. Die innere Energie eines Systems kann entweder durch Arbeiten an dem System oder durch Erwärmen verändert werden. Die Änderung der inneren Energie ist nicht gleich der Energie, die als Wärme übertragen wird, wenn das System sein Volumen ändern kann.

Enthalpie, die als H bezeichnet wird, ist eine thermodynamische Eigenschaft eines Systems. Es ist definiert als,

H = U + pV

Wobei U die innere Energie ist, p der Druck des Systems und v das Volumen ist.

Diese Gleichung zeigt, dass die Energie, die bei konstantem Druck als Wärme zugeführt wird, der Enthalpieänderung entspricht. Der Begriff pV berücksichtigt die Energie, die das System benötigt, um das Volumen gegen den konstanten Druck zu ändern. Enthalpie ist also einfach die Reaktionswärme bei konstantem Druck.

Die Enthalpieänderung (∆H) für eine Reaktion bei einer gegebenen Temperatur und einem bestimmten Druck wird erhalten, indem die Enthalpie der Reaktanten von der Produktenthalpie abgezogen wird. Wenn dieser Wert negativ ist, ist die Reaktion exotherm. Wenn der Wert positiv ist, wird die Reaktion als endotherm bezeichnet. Die Enthalpieänderung zwischen einem Paar von Reaktanten und Produkten ist unabhängig von dem Pfad zwischen ihnen. Außerdem hängt die Enthalpieänderung von der Phase der Reaktanten ab. Wenn beispielsweise die Sauerstoff- und Wasserstoffgase reagieren, um Wasserdampf zu erzeugen, beträgt die Enthalpieänderung -483,7 kJ. Wenn jedoch die gleichen Reaktanten reagieren, um flüssiges Wasser zu erzeugen, beträgt die Enthalpieänderung -571,5 kJ.

2H₂ (g) + O₂ (g) → 2H₂O (g); H = -483,7 kJ

2H₂ (g) + O₂ (g) → 2H 2 O (1); ∆H = -571,7 kJ