Entalpi

Kimyagerler, kimyasal ve fiziksel süreçlerin termodinamiğini tanımlamak için genellikle entalpi (H) olarak bilinen bir özelliği kullanırlar. Entalpi, bir sistemin iç enerjisinin (E) toplamı ve basıncının (P) ve hacminin (V) matematiksel çarpımı olarak tanımlanır:

Entalpi bir durum fonksiyonudur. Belirli maddeler için entalpi değerleri doğrudan ölçülemez; yalnızca kimyasal veya fiziksel işlemler için entalpi değişiklikleri belirlenebilir. Sabit basınçta gerçekleşen işlemler için (birçok kimyasal ve fiziksel değişiklik için ortak bir durum), entalpi değişimi (ΔH):

The Matematiksel ürün PΔV, işi (w), yani genleşme veya basınç-hacim işini temsil eder. Tanımlarına göre, ΔV ve w’nin aritmetik işaretleri her zaman zıt olacaktır:

Bu denklemi ve sabit basınçtaki (ΔE = q_p + w) iç enerjinin tanımını entalpi değişim denklemine koyarsak:

q_p, sabit basınç koşulları altında reaksiyonun ısısıdır. 

Ve böylece, kimyasal veya fiziksel bir işlem, genleşme veya daralmanın neden olduğu tek işle (P-V işi), sabit basınçta gerçekleştirilirse, işlem için ısı akışı (q_p) ve entalpi değişimi (ΔH) eşittir.

Bir Bunsen brülörü çalıştırılırken açığa çıkan ısı, atmosferin temelde sabit basıncında meydana geldiği için meydana gelen metan yanma reaksiyonunun entalpi değişimine eşittir. Kimyagerler genellikle normal atmosferik koşullar altında, q_p = ΔH ile sabit dış basınçta deneyler yaparlar, bu da entalpi’yi kimyasal reaksiyonlar için ısı değişikliklerini belirlemek için en uygun seçenek yapar.

Entalpi değişiminin negatif bir değeri, ΔH < 0, bir ekzotermik reaksiyonu gösterir (çevreye verilen ısı); pozitif bir değer, ΔH > 0, endotermik reaksiyonu gösterir (çevreden absorblanan ısı). Bir kimyasal denklemin yönü tersine çevrilirse, ΔH‘sinin aritmetik işareti değiştirilir (bir yönde endotermik olan bir süreç, ters yönde ekzotermiktir).

Kavramsal olarak, ΔE (bir ısı ve iş ölçüsü) ve ΔH (sabit basınçta ısının bir ölçüsü) her ikisi de sistem için bir durum fonksiyonundaki değişiklikleri temsil eder. Hacim değişikliğinin, ΔV‘nin küçük olduğu (buzun erimesi) ve ΔE ve ΔH ‘nin aynı olduğu süreçlerde. Bununla birlikte, hacim değişikliği önemliyse (suyun buharlaşması), iş olarak aktarılan enerji miktarı önemli olacaktır; bu nedenle ΔE ve ΔH önemli ölçüde farklı değerlere sahiptir.

Bu metin bu kaynaktan uyarlanmıştır: Openstax, Chemistry 2e, Section 5.3: Enthalpy.