Η βασική διαφορά μεταξύ ενθαλπίας και εντροπίας είναι ότι η ενθαλπία είναι η μεταφορά θερμότητας που πραγματοποιείται σε σταθερή πίεση, ενώ η εντροπία δίνει μια ιδέα της τυχαιότητας ενός συστήματος.
Για τους σκοπούς της μελέτης στη χημεία, χωρίζουμε το σύμπαν στα δύο ως σύστημα και ως περιβάλλον. Ανά πάσα στιγμή, το μέρος που πρόκειται να μελετήσουμε είναι το σύστημα, και το υπόλοιπο είναι το περιβάλλον. Η ενθαλπία και η εντροπία είναι δύο όροι που περιγράφουν τις αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα σε ένα σύστημα και το περιβάλλον. Τόσο η ενθαλπία όσο και η εντροπία είναι συναρτήσεις θερμοδυναμικής κατάστασης.
Τι είναι η ενθαλπία;
Όταν λαμβάνει χώρα μια αντίδραση, μπορεί να απορροφήσει ή να εκλύσει θερμότητα, και αν πραγματοποιήσουμε την αντίδραση σε σταθερή πίεση, την ονομάζουμε ενθαλπία της αντίδρασης. Ωστόσο, δεν μπορούμε να μετρήσουμε την ενθαλπία των μορίων. Επομένως, πρέπει να μετρήσουμε τη μεταβολή της ενθαλπίας κατά τη διάρκεια μιας αντίδρασης. Μπορούμε να λάβουμε τη μεταβολή της ενθαλπίας (ΔH) για μια αντίδραση σε μια δεδομένη θερμοκρασία και πίεση 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 είναι ενδόθερμη.
Εικόνα 01: Σχέση μεταξύ της αλλαγής ενθαλπίας και της αλλαγής φάσης
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 τα αέρια οξυγόνου και υδρογόνου αντιδρούν για να παράγουν υδρατμούς, η μεταβολή της ενθαλπίας είναι -483,7 kJ. Ωστόσο, όταν τα ίδια αντιδρώντα αντιδρούν για να παράγουν υγρό νερό, η μεταβολή της ενθαλπίας είναι -571.5 kJ.
2H2 (g) +O2 (g) → 2H2O (σολ); ∆H=-483,7 kJ
2H2 (g) +O2 (g) → 2H2O (μεγάλο); ∆H=-571,7 kJ
Τι είναι η Εντροπία;
Μερικά πράγματα συμβαίνουν αυθόρμητα, άλλα όχι. Για παράδειγμα, η θερμότητα θα ρέει από ένα θερμό σώμα σε ένα πιο ψυχρό, αλλά δεν μπορούμε να παρατηρήσουμε το αντίθετο, παρόλο που δεν παραβιάζει τον κανόνα διατήρησης της ενέργειας. Όταν συμβαίνει μια αλλαγή, η συνολική ενέργεια παραμένει σταθερή αλλά κατανέμεται διαφορετικά. Μπορούμε να προσδιορίσουμε την κατεύθυνση της αλλαγής από την κατανομή της ενέργειας. Μια αλλαγή είναι αυθόρμητη εάν οδηγεί σε μεγαλύτερη τυχαιότητα και χάος στο σύμπαν συνολικά. Μπορούμε να μετρήσουμε τον βαθμό χάους, τυχαίας ή διασποράς της ενέργειας από μια συνάρτηση κατάστασης. το ονομάζουμε εντροπία.
Εικόνα 02: Διάγραμμα που δείχνει την αλλαγή στην εντροπία με μεταφορά θερμότητας
Ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής σχετίζεται με την εντροπία και λέει, «η εντροπία του σύμπαντος αυξάνεται με μια αυθόρμητη διαδικασία». Η εντροπία και η ποσότητα της παραγόμενης θερμότητας σχετίζονται μεταξύ τους ανάλογα με την έκταση στην οποία το σύστημα χρησιμοποίησε ενέργεια. Στην πραγματικότητα, η ποσότητα της αλλαγής της εντροπίας ή της επιπλέον διαταραχής που προκαλείται από μια δεδομένη ποσότητα θερμότητας q εξαρτάται από τη θερμοκρασία. Εάν είναι ήδη πολύ ζεστό, λίγη επιπλέον θερμότητα δεν δημιουργεί πολύ περισσότερη αναταραχή, αλλά εάν η θερμοκρασία είναι πολύ χαμηλή, η ίδια ποσότητα θερμότητας θα προκαλέσει δραματική αύξηση της διαταραχής. Επομένως, μπορούμε να το γράψουμε ως εξής: (όπου το ds αλλάζει σε εντροπία, το dq αλλάζει σε θερμότητα και το T είναι η θερμοκρασία.
ds=dq/T
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ενθαλπίας και εντροπίας;
Ενθαλπία και εντροπία είναι δύο σχετικοί όροι στη θερμοδυναμική. Η βασική διαφορά μεταξύ της ενθαλπίας και της εντροπίας είναι ότι η ενθαλπία είναι ότι η μεταφορά θερμότητας λαμβάνει χώρα σε σταθερή πίεση, ενώ η εντροπία δίνει μια ιδέα της τυχαιότητας ενός συστήματος. Επιπλέον, η ενθαλπία σχετίζεται με τον πρώτο νόμο της θερμοδυναμικής ενώ η εντροπία σχετίζεται με τον δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής. Μια άλλη σημαντική διαφορά μεταξύ της ενθαλπίας και της εντροπίας είναι ότι μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε την ενθαλπία για να μετρήσουμε την αλλαγή στην ενέργεια του συστήματος μετά την αντίδραση, ενώ μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε την εντροπία για να μετρήσουμε τον βαθμό διαταραχής του συστήματος μετά την αντίδραση.
Σύνοψη – Ενθαλπία εναντίον Εντροπίας
Ενθαλπία και εντροπία είναι θερμοδυναμικοί όροι που χρησιμοποιούμε συχνά με χημικές αντιδράσεις. Η βασική διαφορά μεταξύ ενθαλπίας και εντροπίας είναι ότι η ενθαλπία είναι ότι η μεταφορά θερμότητας λαμβάνει χώρα σε σταθερή πίεση, ενώ η εντροπία δίνει μια ιδέα για την τυχαιότητα ενός συστήματος.
