Ključna razlika med entalpijo in toploto je, da je entalpija količina toplote, ki se prenese med kemično reakcijo pri konstantnem tlaku, medtem ko je toplota oblika energije.
Za študijske namene kemije delimo vesolje na dvoje: sistem in okolico. Sistem je predmet naše raziskave, ostalo pa okolica. Toplota in entalpija sta izraza, ki opisujeta pretok energije in lastnosti sistema.
Kaj je entalpija?
V termodinamiki je celotna energija sistema notranja energija. Notranja energija določa skupno kinetično in potencialno energijo molekul v sistemu. Notranjo energijo sistema lahko spremenimo bodisi z delom na sistemu bodisi z njegovim segrevanjem. Vendar pa sprememba notranje energije ni enaka energiji, ki se prenese kot toplota, ko je sistem sposoben spremeniti svojo prostornino.
Entalpija je termodinamična lastnost in jo lahko označimo s H. Matematično razmerje za ta izraz je naslednje:
H=U + PV
Tukaj je H entalpija in U notranja energija, P tlak in V prostornina sistema. Ta enačba kaže, da je energija, dovedena kot toplota pri konstantnem tlaku, enaka spremembi entalpije. Izraz pV predstavlja energijo, ki jo sistem potrebuje za spremembo prostornine proti konstantnemu tlaku. Zato je entalpija v bistvu toplota reakcije pri konstantnem tlaku.
Slika 01: Spremembe entalpije za fazne spremembe snovi
Poleg tega se sprememba entalpije (∆H) za reakcijo pri določeni temperaturi in tlaku dobi z odštevanjem entalpije reaktantov od entalpije produktov. Če je ta vrednost negativna, je reakcija eksotermna. Če je vrednost pozitivna, potem rečemo, da je reakcija endotermna. Sprememba entalpije med katerim koli parom reaktantov in produktov je neodvisna od poti med njima. Poleg tega je sprememba entalpije odvisna od faze reaktantov. Na primer, ko plina kisik in vodik reagirata, da proizvedeta vodno paro, je sprememba entalpije -483,7 kJ. Ko pa isti reaktanti reagirajo, da proizvedejo tekočo vodo, je sprememba entalpije -571,5 kJ.
Kaj je Heat?
Zmogljivost sistema za opravljanje dela je energija tega sistema. Lahko opravimo delo na sistemu ali pa sistem lahko opravi delo, ki povzroči ustrezno povečanje ali zmanjšanje energije sistema. Energijo sistema lahko spreminjamo, ne le z delom samim, tudi drugače. Ko se energija sistema spremeni zaradi temperaturne razlike med sistemom in njegovo okolico, to preneseno energijo imenujemo toplota (q); to pomeni, da je bila energija prenesena kot toplota.
Prenos toplote poteka od visoke temperature do nizke, kar je v skladu s temperaturnim gradientom. Poleg tega se ta proces nadaljuje, dokler temperatura med sistemom in okolico ne doseže enake ravni. Obstajata dve vrsti procesov prenosa toplote. So endotermni procesi in eksotermni procesi. Endotermni proces je proces, pri katerem energija vstopi v sistem iz okolice kot toplota, medtem ko je eksotermni proces tisti, pri katerem se toplota prenese iz sistema v okolico kot toplota.
Kakšna je razlika med entalpijo in toploto?
Večinoma izraza entalpija in toplota uporabljamo kot sopomenke, vendar obstaja majhna razlika med entalpijo in toploto. Ključna razlika med entalpijo in toploto je, da entalpija opisuje količino toplote, ki se prenese med kemično reakcijo pri konstantnem tlaku, medtem ko je toplota oblika energije. Poleg tega je entalpija funkcija stanja, medtem ko toplota ni, ker toplota ni intrinzična lastnost sistema. Poleg tega entalpije ne moremo izmeriti neposredno, zato jo moramo izračunati z enačbami; lahko pa merimo toploto neposredno kot temperaturno spremembo.
Povzetek – Entalpija proti toploti
Pogosto izmenično uporabljamo izraza entalpija in toplota, vendar je majhna razlika med entalpijo in toploto ta, da entalpija opisuje količino toplote, ki se prenese med kemično reakcijo pri konstantnem tlaku, medtem ko je toplota oblika energije.
