Ključna razlika između entalpije i topline je u tome što je entalpija količina topline prenesena tijekom kemijske reakcije pri konstantnom tlaku, dok je toplina oblik energije.
Za potrebe proučavanja kemije, svemir dijelimo na dva: sustav i okolinu. Sustav je predmet našeg istraživanja dok je ostalo okolina. Toplina i entalpija su dva pojma koja opisuju protok energije i svojstva sustava.
Što je entalpija?
U termodinamici, ukupna energija sustava je unutarnja energija. Unutarnja energija određuje ukupnu kinetičku i potencijalnu energiju molekula u sustavu. Unutarnja energija sustava može se promijeniti ili obavljanjem rada na sustavu ili njegovim zagrijavanjem. Međutim, promjena unutarnje energije nije jednaka energiji koja se prenosi kao toplina kada je sustav sposoban promijeniti svoj volumen.
Entalpija je termodinamičko svojstvo i možemo ga označiti s H. Matematički odnos za ovaj pojam je sljedeći:
H=U + PV
Ovdje je H entalpija, a U unutarnja energija, P je tlak, a V volumen sustava. Ova jednadžba pokazuje da je energija dovedena kao toplina pri konstantnom tlaku jednaka promjeni entalpije. Pojam pV predstavlja energiju potrebnu sustavu za promjenu volumena u odnosu na konstantni tlak. Stoga je entalpija u osnovi toplina reakcije pri konstantnom tlaku.
Slika 01: Promjene entalpije za fazne promjene materije
Štoviše, promjena entalpije (∆H) za reakciju pri danoj temperaturi i tlaku dobiva se oduzimanjem entalpije reaktanata od entalpije proizvoda. Ako je ta vrijednost negativna, tada je reakcija egzotermna. Ako je vrijednost pozitivna, tada se reakcija naziva endotermnom. Promjena entalpije između bilo kojeg para reaktanata i proizvoda neovisna je o putu između njih. Štoviše, promjena entalpije ovisi o fazi reaktanata. Na primjer, kada plinovi kisik i vodik reagiraju stvarajući vodenu paru, promjena entalpije je -483,7 kJ. Ali, kada isti reaktanti reagiraju i proizvode tekuću vodu, promjena entalpije je -571,5 kJ.
Što je Heat?
Kapacitet sustava da izvrši rad je energija tog sustava. Mi možemo obaviti rad na sustavu ili sustav može izvršiti rad, što dovodi do povećanja ili smanjenja energije sustava u skladu s tim. Energija sustava se može mijenjati, ne samo samim radom, već i na druge načine. Kada se energija sustava mijenja kao rezultat temperaturne razlike između sustava i njegove okoline, tu prenesenu energiju nazivamo toplinom (q); to jest, energija je prenesena kao toplina.
Prijenos topline odvija se od visoke temperature do niske temperature, što je u skladu s temperaturnim gradijentom. Štoviše, ovaj se proces nastavlja sve dok temperatura između sustava i okoline ne dosegne istu razinu. Postoje dvije vrste procesa prijenosa topline. To su endotermni i egzotermni procesi. Endotermni proces je proces u kojem energija ulazi u sustav iz okoline kao toplina, dok je egzotermni proces onaj u kojem se toplina prenosi iz sustava u okolinu kao toplina.
Koja je razlika između entalpije i topline?
Uglavnom termine entalpija i toplina koristimo kao sinonime, ali postoji mala razlika između energije i topline. Ključna razlika između entalpije i topline je ta što entalpija opisuje količinu topline koja se prenosi tijekom kemijske reakcije pri konstantnom tlaku, dok je toplina oblik energije. Nadalje, entalpija je funkcija stanja, dok toplina nije jer toplina nije intrinzično svojstvo sustava. Osim toga, ne možemo izravno mjeriti entalpiju, pa je moramo izračunati pomoću jednadžbi; međutim, toplinu možemo mjeriti izravno kao promjenu temperature.
Sažetak – Entalpija naspram topline
Često koristimo izraze entalpija i toplina kao sinonimi, ali postoji mala razlika između entalpije i topline u tome što entalpija opisuje količinu topline koja se prenosi tijekom kemijske reakcije pri konstantnom tlaku, dok je toplina oblik energije.
