Ключевое различие между энтальпией и теплом заключается в том, что энтальпия – это количество тепла, передаваемого во время химической реакции при постоянном давлении, тогда как тепло – это форма энергии.
Для целей изучения химии мы делим Вселенную на две части: систему и окружающую среду. Система - это предмет нашего исследования, а остальное - это окружение. Теплота и энтальпия - это два термина, описывающие поток энергии и свойства системы.
Что такое энтальпия?
В термодинамике полная энергия системы – это внутренняя энергия. Внутренняя энергия определяет общую кинетическую и потенциальную энергию молекул в системе. Внутреннюю энергию системы можно изменить, совершая над системой работу или нагревая ее. Однако изменение внутренней энергии не равно энергии, которая передается в виде тепла, когда система способна изменять свой объем.
Энтальпия является термодинамическим свойством, и мы можем обозначить ее через H. Математическое соотношение для этого термина выглядит следующим образом:
H=U + PV
Здесь H – энтальпия, U – внутренняя энергия, P – давление, V – объем системы. Это уравнение показывает, что энергия, поступающая в виде тепла при постоянном давлении, равна изменению энтальпии. Термин pV учитывает энергию, необходимую системе для изменения объема при постоянном давлении. Следовательно, энтальпия - это теплота реакции при постоянном давлении.
Рисунок 01: Изменения энтальпии при фазовых превращениях вещества
Кроме того, изменение энтальпии (∆H) реакции при данных температуре и давлении получается путем вычитания энтальпии реагентов из энтальпии продуктов. Если это значение отрицательное, то реакция экзотермическая. Если значение положительное, то говорят, что реакция эндотермическая. Изменение энтальпии между любой парой реагентов и продуктов не зависит от пути между ними. Кроме того, изменение энтальпии зависит от фазы реагентов. Например, когда газообразные кислород и водород реагируют с образованием водяного пара, изменение энтальпии составляет -483,7 кДж. Но когда те же реагенты реагируют с образованием жидкой воды, изменение энтальпии составляет -571,5 кДж.
Что такое тепло?
Способность системы выполнять работу – это энергия этой системы. Мы можем совершать работу над системой, или система может выполнять работу, что соответственно приводит к увеличению или уменьшению энергии системы. Энергия системы может быть изменена не только самой работой, но и другими средствами. Когда энергия системы изменяется в результате разницы температур между системой и ее окружением, мы называем эту переданную энергию теплом (q); то есть энергия была передана в виде тепла.
Теплопередача происходит от высокой температуры к низкой температуре в соответствии с температурным градиентом. Причем этот процесс продолжается до тех пор, пока температуры между системой и окружающей средой не достигнут одного уровня. Существует два типа процессов теплопередачи. Это эндотермические процессы и экзотермические процессы. Эндотермический процесс - это процесс, при котором энергия поступает в систему из окружающей среды в виде тепла, тогда как экзотермический процесс - это процесс, при котором тепло передается из системы в окружающую среду в виде тепла.
В чем разница между энтальпией и теплотой?
В большинстве случаев мы используем термины «энтальпия» и «тепло» взаимозаменяемо, но есть небольшая разница между энтальпией и теплотой. Ключевое различие между энтальпией и теплом заключается в том, что энтальпия описывает количество тепла, передаваемого во время химической реакции при постоянном давлении, тогда как тепло является формой энергии. Кроме того, энтальпия является функцией состояния, а теплота - нет, поскольку теплота не является внутренним свойством системы. Кроме того, мы не можем измерить энтальпию напрямую, поэтому мы должны вычислить ее с помощью уравнений; однако мы можем измерять тепло непосредственно как изменение температуры.
Резюме – Энтальпия против тепла
Мы часто используем термины «энтальпия» и «тепло» взаимозаменяемо, но между энтальпией и теплотой есть небольшая разница в том, что энтальпия описывает количество тепла, передаваемого во время химической реакции при постоянном давлении, тогда как тепло является формой энергии.
