Энтальпия мен жылу арасындағы негізгі айырмашылық мынада: энтальпия тұрақты қысымда химиялық реакция кезінде берілетін жылу мөлшері, ал жылу энергия түрі болып табылады.
Химияны зерттеу мақсатында біз ғаламды екіге бөлеміз: жүйе және қоршаған. Жүйе - бұл біздің зерттеуіміздің нысаны, ал қалғандары қоршаған орта. Жылу және энтальпия - жүйенің энергия ағыны мен қасиеттерін сипаттайтын екі термин.
Энтальпия дегеніміз не?
Термодинамикада жүйенің толық энергиясы ішкі энергия болып табылады. Ішкі энергия жүйедегі молекулалардың жалпы кинетикалық және потенциалдық энергиясын көрсетеді. Жүйенің ішкі энергиясын жүйеде жұмыс істеу немесе оны қыздыру арқылы өзгертуге болады. Бірақ ішкі энергияның өзгерісі жүйе өз көлемін өзгертуге қабілетті болған кезде жылу түрінде берілетін энергияға тең емес.
Энтальпия – термодинамикалық қасиет және оны H арқылы белгілеуге болады. Бұл термин үшін математикалық қатынас келесідей:
H=U + PV
Мұнда H – энтальпия және U – ішкі энергия, P – қысым және V – жүйенің көлемі. Бұл теңдеу тұрақты қысымда жылу түрінде берілетін энергия энтальпияның өзгеруіне тең екенін көрсетеді. pV термині тұрақты қысымға қарсы көлемді өзгерту үшін жүйеге қажет энергияны білдіреді. Демек, энтальпия негізінен тұрақты қысымдағы реакцияның жылуы болып табылады.
01-сурет: Заттың фазалық өзгерістері үшін энтальпия өзгерістері
Сонымен қатар, берілген температура мен қысымдағы реакция үшін энтальпияның өзгеруі (∆H) өнімдердің энтальпиясынан әрекеттесуші заттардың энтальпиясын алып тастау арқылы алынады. Егер бұл мән теріс болса, реакция экзотермиялық болады. Егер мән оң болса, онда реакция эндотермиялық деп аталады. Кез келген әрекеттесуші заттар мен өнімдер жұбы арасындағы энтальпияның өзгеруі олардың арасындағы жолға тәуелсіз. Сонымен қатар, энтальпияның өзгеруі әрекеттесуші заттардың фазасына байланысты. Мысалы, оттегі мен сутегі газдары әрекеттесіп су буын түзгенде энтальпияның өзгеруі -483,7 кДж болады. Бірақ бірдей әрекеттесуші заттар сұйық су шығару үшін әрекеттескенде, энтальпияның өзгеруі -571,5 кДж болады.
Жылу дегеніміз не?
Жүйенің жұмыс істеу қабілеті - бұл жүйенің энергиясы. Біз жүйеде жұмыс жасай аламыз немесе жүйе жұмыс істей алады, бұл жүйенің энергиясын сәйкесінше арттыруға немесе азайтуға әкеледі. Жүйенің энергиясын жұмыстың өзі ғана емес, басқа тәсілдермен де өзгертуге болады. Жүйенің энергиясы жүйе мен оны қоршаған орта арасындағы температура айырмашылығының нәтижесінде өзгергенде, берілген энергияны жылу (q) деп атаймыз; яғни энергия жылу ретінде берілді.
Жылу беру жоғары температурадан төмен температураға дейін жүреді, ол температура градиентіне сәйкес. Сонымен қатар, бұл процесс жүйе мен қоршаған орта арасындағы температура бірдей деңгейге жеткенше жалғасады. Жылу алмасу процестерінің екі түрі бар. Олар эндотермиялық процестер және экзотермиялық процестер. Эндотермиялық процесс - бұл энергия жүйеге қоршаған ортадан жылу ретінде түсетін процесс, ал экзотермиялық процесс - жылу жүйеден қоршаған ортаға жылу ретінде берілетін процесс.
Энтальпия мен жылудың айырмашылығы неде?
Көбінесе біз энтальпия және жылу терминдерін бір-бірінің орнына қолданамыз, бірақ әсер ету мен жылу арасында шамалы айырмашылық бар. Энтальпия мен жылу арасындағы негізгі айырмашылық мынада: энтальпия тұрақты қысымда химиялық реакция кезінде берілетін жылу мөлшерін сипаттайды, ал жылу энергияның бір түрі болып табылады. Сонымен қатар, энтальпия күйдің функциясы болып табылады, ал жылу емес, өйткені жылу жүйенің меншікті қасиеті емес. Сонымен қатар, біз энтальпияны тікелей өлшей алмаймыз, сондықтан оны теңдеулер арқылы есептеу керек; дегенмен жылуды температураның өзгеруі ретінде тікелей өлшей аламыз.
Қорытынды – Энтальпия және жылу
Біз энтальпия және жылу терминдерін бір-бірінің орнына жиі қолданамыз, бірақ энтальпияның шамалы айырмашылығы бар және жылу энтальпия тұрақты қысымда химиялық реакция кезінде тасымалданатын жылу мөлшерін сипаттайды, ал жылу энергия түрі болып табылады.
