Η βασική διαφορά μεταξύ ενθαλπίας και θερμότητας είναι ότι η ενθαλπία είναι η ποσότητα θερμότητας που μεταφέρεται κατά τη διάρκεια μιας χημικής αντίδρασης σε σταθερή πίεση, ενώ η θερμότητα είναι μια μορφή ενέργειας.
Για λόγους μελέτης στη χημεία, χωρίζουμε το σύμπαν σε δύο: ένα σύστημα και το περιβάλλον. Το σύστημα είναι το αντικείμενο της έρευνάς μας ενώ τα υπόλοιπα είναι το περιβάλλον. Η θερμότητα και η ενθαλπία είναι δύο όροι που περιγράφουν τη ροή ενέργειας και τις ιδιότητες ενός συστήματος.
Τι είναι η ενθαλπία;
Στη θερμοδυναμική, η συνολική ενέργεια ενός συστήματος είναι η εσωτερική ενέργεια. Η εσωτερική ενέργεια καθορίζει τη συνολική κινητική και δυναμική ενέργεια των μορίων στο σύστημα. Η εσωτερική ενέργεια ενός συστήματος μπορεί να αλλάξει είτε κάνοντας εργασίες στο σύστημα, είτε θερμάνοντάς το. Ωστόσο, η μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας δεν είναι ίση με την ενέργεια που μεταφέρεται ως θερμότητα όταν το σύστημα είναι ικανό να αλλάξει τον όγκο του.
Η ενθαλπία είναι μια θερμοδυναμική ιδιότητα και μπορούμε να τη συμβολίσουμε με H. Η μαθηματική σχέση για αυτόν τον όρο είναι η εξής:
H=U + PV
Εδώ, το H είναι η ενθαλπία και το U είναι η εσωτερική ενέργεια, το P είναι η πίεση και το V είναι ο όγκος του συστήματος. Αυτή η εξίσωση δείχνει ότι η ενέργεια που παρέχεται ως θερμότητα σε σταθερή πίεση είναι ίση με τη μεταβολή της ενθαλπίας. Ο όρος pV αντιπροσωπεύει την ενέργεια που απαιτείται από το σύστημα για να αλλάξει όγκο έναντι της σταθερής πίεσης. Επομένως, η ενθαλπία είναι βασικά η θερμότητα μιας αντίδρασης σε σταθερή πίεση.
Εικόνα 01: Αλλαγές ενθαλπίας για αλλαγές φάσης της ύλης
Επιπλέον, η μεταβολή της ενθαλπίας (∆H) για μια αντίδραση σε μια δεδομένη θερμοκρασία και πίεση προκύπτει αφαιρώντας την ενθαλπία των αντιδρώντων από την ενθαλπία των προϊόντων. Εάν αυτή η τιμή είναι αρνητική, τότε η αντίδραση είναι εξώθερμη. Εάν η τιμή είναι θετική, τότε η αντίδραση λέγεται ενδόθερμη. Η αλλαγή στην ενθαλπία μεταξύ οποιουδήποτε ζεύγους αντιδρώντων και προϊόντων είναι ανεξάρτητη από τη διαδρομή μεταξύ τους. Επιπλέον, η μεταβολή της ενθαλπίας εξαρτάται από τη φάση των αντιδρώντων. Για παράδειγμα, όταν το οξυγόνο και τα αέρια υδρογόνου αντιδρούν για την παραγωγή υδρατμών, η μεταβολή της ενθαλπίας είναι -483,7 kJ. Όμως, όταν τα ίδια αντιδρώντα αντιδρούν για να παράγουν υγρό νερό, η μεταβολή της ενθαλπίας είναι -571,5 kJ.
Τι είναι η θερμότητα;
Η ικανότητα ενός συστήματος να κάνει δουλειά είναι η ενέργεια αυτού του συστήματος. Μπορούμε να κάνουμε δουλειά στο σύστημα ή το σύστημα μπορεί να κάνει δουλειά, κάτι που οδηγεί σε αύξηση ή μείωση της ενέργειας του συστήματος ανάλογα. Η ενέργεια ενός συστήματος μπορεί να αλλάξει, όχι μόνο από το ίδιο το έργο, αλλά και με άλλα μέσα. Όταν η ενέργεια ενός συστήματος αλλάζει ως αποτέλεσμα της διαφοράς θερμοκρασίας μεταξύ του συστήματος και του περιβάλλοντός του, αναφερόμαστε σε αυτήν την ενέργεια που μεταφέρεται ως θερμότητα (q). δηλαδή η ενέργεια έχει μεταφερθεί ως θερμότητα.
Η μεταφορά θερμότητας πραγματοποιείται από υψηλή θερμοκρασία σε χαμηλή θερμοκρασία, η οποία είναι σύμφωνα με μια διαβάθμιση θερμοκρασίας. Επιπλέον, αυτή η διαδικασία συνεχίζεται έως ότου η θερμοκρασία μεταξύ του συστήματος και του περιβάλλοντος φτάσει στο ίδιο επίπεδο. Υπάρχουν δύο τύποι διαδικασιών μεταφοράς θερμότητας. Είναι ενδόθερμες και εξώθερμες διεργασίες. Η ενδόθερμη διαδικασία είναι μια διαδικασία κατά την οποία η ενέργεια εισέρχεται στο σύστημα από το περιβάλλον ως θερμότητα, ενώ μια εξώθερμη διαδικασία είναι εκείνη όπου η θερμότητα μεταφέρεται από το σύστημα στο περιβάλλον ως θερμότητα.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ενθαλπίας και θερμότητας;
Τις περισσότερες φορές χρησιμοποιούμε τους όρους ενθαλπία και θερμότητα εναλλακτικά, αλλά υπάρχει μια μικρή διαφορά μεταξύ enthplay και θερμότητας. Η βασική διαφορά μεταξύ ενθαλπίας και θερμότητας είναι ότι η ενθαλπία περιγράφει την ποσότητα θερμότητας που μεταφέρεται κατά τη διάρκεια μιας χημικής αντίδρασης σε σταθερή πίεση, ενώ η θερμότητα είναι μια μορφή ενέργειας. Επιπλέον, η ενθαλπία είναι συνάρτηση της κατάστασης, ενώ η θερμότητα δεν είναι αφού η θερμότητα δεν είναι εγγενής ιδιότητα ενός συστήματος. Επιπλέον, δεν μπορούμε να μετρήσουμε άμεσα την ενθαλπία, επομένως πρέπει να την υπολογίσουμε μέσω εξισώσεων. Ωστόσο, μπορούμε να μετρήσουμε τη θερμότητα απευθείας ως αλλαγή θερμοκρασίας.
Σύνοψη – Ενθαλπία εναντίον Θερμότητας
Συχνά χρησιμοποιούμε τους όρους ενθαλπία και θερμότητα εναλλακτικά, αλλά υπάρχει μια μικρή διαφορά ενθαλπίας και θερμότητας είναι ότι η ενθαλπία περιγράφει την ποσότητα θερμότητας που μεταφέρεται κατά τη διάρκεια μιας χημικής αντίδρασης σε σταθερή πίεση, ενώ η θερμότητα είναι μια μορφή ενέργειας.
