Entalpi kundër Energjisë së Brendshme
Për qëllime studimore në kimi, ne e ndajmë universin në dysh si sistem dhe rrethues. Në çdo kohë, pjesa që na intereson është sistemi dhe pjesa tjetër është rrethues. Entalpia dhe energjia e brendshme janë dy koncepte që lidhen me ligjin e parë të termodinamikës, dhe ato përshkruajnë reaksionet që ndodhin në një sistem dhe në rrethinën e tij.
Çfarë është Entalpia?
Kur ndodh një reaksion, ai mund të thithë ose evoluojë nxehtësinë, dhe nëse reaksioni kryhet me presion konstant, kjo nxehtësi quhet entalpi e reaksionit. Entalpia e molekulave nuk mund të matet. Prandaj, matet ndryshimi në entalpi gjatë një reaksioni. Ndryshimi i entalpisë (∆H) për një reaksion në një temperaturë dhe presion të caktuar fitohet duke zbritur entalpinë e reaktantëve nga entalpia e produkteve. Nëse kjo vlerë është negative, atëherë reagimi është ekzotermik. Nëse vlera është pozitive, atëherë reaksioni quhet endotermik. Ndryshimi në entalpi midis çdo çifti reaktantësh dhe produkteve është i pavarur nga rruga ndërmjet tyre. Për më tepër, ndryshimi i entalpisë varet nga faza e reaktantëve. Për shembull, kur gazet e oksigjenit dhe hidrogjenit reagojnë për të prodhuar avull uji, ndryshimi i entalpisë është -483.7 kJ. Megjithatë, kur të njëjtët reagues reagojnë për të prodhuar ujë të lëngshëm, ndryshimi i entalpisë është -571,5 kJ.
2H2 (g) +O2 (g) → 2H2O (g); ∆H=-483,7 kJ
2H2 (g) +O2 (g) → 2H2O (l); ∆H=-571,7 kJ
Çfarë është energjia e brendshme?
Nxehtësia dhe puna janë dy mënyra të transferimit të energjisë. Në proceset mekanike, energjia mund të transferohet nga një vend në tjetrin, por sasia totale e energjisë ruhet. Në transformimet kimike, zbatohet një parim i ngjashëm. Merrni parasysh një reagim të tillë si djegia e metanit.
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H 2O
Nëse reagimi zhvillohet në një enë të mbyllur, gjithçka që ndodh është që nxehtësia të çlirohet. Ne mund ta përdorim këtë enzimë të çliruar për të bërë punë mekanike të tilla si drejtimi i një turbine ose motori me avull, etj. Ka një numër të pafund mënyrash që energjia e prodhuar nga reaksioni mund të ndahet midis nxehtësisë dhe punës. Megjithatë, është gjetur se shuma e nxehtësisë së evoluar dhe puna mekanike e bërë është gjithmonë konstante. Kjo çon në idenë se në kalimin nga reaktantët në produkte, ekziston një pronë e quajtur, energjia e brendshme (U). Ndryshimi i energjisë së brendshme shënohet si ∆U.
∆U=q + w; ku q është nxehtësia dhe w është puna e bërë
Energjia e brendshme quhet funksion i gjendjes pasi vlera e saj varet nga gjendja e sistemit dhe jo nga mënyra se si sistemi erdhi në atë gjendje. Domethënë, ndryshimi në U, kur kalon nga gjendja fillestare "i" në gjendjen përfundimtare "f", varet vetëm nga vlerat e U në gjendjen fillestare dhe përfundimtare.
∆U=Uf – Ui
Sipas ligjit të parë të termodinamikës, ndryshimi i energjisë së brendshme të një sistemi të izoluar është zero. Universi është një sistem i izoluar; prandaj, ∆U për universin është zero.
Cili është ndryshimi midis Entalpisë dhe Energjisë së Brendshme?
• Entalpia mund të paraqitet në ekuacionin e mëposhtëm ku U është energjia e brendshme, p është presioni dhe V është vëllimi i sistemit.
H=U + pV
• Prandaj, energjia e brendshme është brenda termit të entalpisë. Entalpia jepet si, ∆U=q + w
