Entalpia
Enthalpia on käsite, jota käytetään luonnontieteissä ja tekniikassa, kun lämpöä ja työtä on laskettava. Nimi tulee kreikan sanasta "enthalpos" (ενθαλπος), joka tarkoittaa "lämpöä". Idean ja sanan keksi hollantilainen tiedemies Heike Kamerlingh Onnes vuonna 1909.
Kun aine muuttuu vakiopaineessa, entalpia kertoo, kuinka paljon lämpöä ja työtä aineeseen on lisätty tai siitä on poistettu.
Enthalpia on samankaltainen kuin energia, mutta ei sama asia. Kun aine kasvaa tai kutistuu, energiaa kuluu tai vapautuu. Enthalpia ottaa huomioon tämän energian. Tämän vuoksi tutkijat laskevat usein entalpian muutoksen eikä energian muutoksen.
Tarkastellaan järjestelmää, jossa on kiinteä määrä kaasua. Kaikki järjestelmään tuleva lämpöenergia:
1) Kaasun sisäisen energian lisääminen
tai
2) johtaa siihen, että järjestelmän laajentamiseksi tehdään töitä. Tehty työ on paineiden ja tilavuuden tulo. Enthalpia ottaa siis huomioon nämä molemmat tekijät:
Enthalpia ja kemialliset reaktiot
Kun kemiallinen reaktio tapahtuu, aine voi lämmetä tai kylmetä. Tämän seurauksena lämpöä virtaa ympäröiviin asioihin tai ympäröivistä asioista, kunnes sen lämpötila on jälleen sama. Jos paine pysyy samana, tämä lämpömäärä kertoo, kuinka paljon entalpia muuttui.
Jos esimerkiksi bensiiniä poltetaan ulkoilmassa, bensiinistä vapautuu lämpöä. Jos oletetaan, että lämpöä vapautui 100 kilojoulea, bensiinin entalpia pieneni 100 kilojoulea. Tämän reaktion entalpian muutos oli siis ∆H = -100 kJ.
Jos kemiallinen reaktio luovuttaa lämpöä (lämmittää ympäristöään), reaktion entalpia on laskenut. ∆H:n arvo on negatiivinen. Tällaista reaktiota, kuten yllä olevaa esimerkkiä, kutsutaan eksotermiseksi.
Jos kemiallinen reaktio absorboi lämpöä (jäähdyttäen ympäristöään), reaktion entalpia on kasvanut. ∆H:n arvo on positiivinen. Tätä kutsutaan endotermiseksi reaktioksi.
Aiheeseen liittyvät sivut
- Termodynaaminen potentiaali
- Entropia
- Gibbsin vapaa energia
Kysymyksiä ja vastauksia
Kysymys: Mikä on entalpia?
V: Entalpia on luonnontieteissä ja tekniikassa käytetty käsite, jota käytetään aineen lämmön ja työn laskemiseen.
K: Mistä nimi "entalpia" tulee?
V: Nimi "entalpia" tulee kreikan kielen sanasta "enthalpos" (ενθαλπος), joka tarkoittaa "laittaa lämpöä".
K: Kuka keksi idean ja sanan "entalpia"?
V: Hollantilainen tiedemies Heike Kamerlingh Onnes keksi idean ja sanan "entalpia" vuonna 1909.
K: Miten entalpia liittyy energiaan?
V: Entalpia kuvaa energiaa, joka kuluu tai vapautuu aineen kasvaessa tai kutistuessa, mutta se ei ole sama asia kuin energia.
K: Miksi tutkijat laskevat usein entalpian muutoksen eikä energian muutoksen?
V: Tutkijat laskevat usein entalpian muutoksen, koska se ottaa huomioon energian, joka kuluu tai vapautuu aineen koon muuttuessa.
K: Mitä tapahtuu, kun lämpöenergiaa tulee järjestelmään, joka sisältää kiinteän määrän kaasua?
V: Kun lämpöenergia tulee kiinteän kaasumäärän sisältävään järjestelmään, se voi joko lisätä kaasun sisäenergiaa tai johtaa siihen, että järjestelmässä tehdään työtä sen laajentamiseksi.
K: Miten entalpia ottaa huomioon paineen ja tilavuuden tekijät?
V: Entalpia ottaa huomioon paineen ja tilavuuden tekijät ottamalla huomioon tehdyn työn, joka on paineiden ja tilavuuden tulo.
