آنتالپي و آزمایش آن و حالت استاندارد

آنتالپي عبارت است از تغيير انرژي يک سيستم در فشار ثابت . آنتالپي يک تابع حالت است و تغيير آن فقط به آغازي و پاياني فرآيند بستگي دارد و با Δ H نشان داده مي شود

واکنش دهنده ها H -  H فرآورده ها=  ΔH

آنتالپي مربوط به مبادله انرژي همراه با انجام کار توسط سيستم روي محيط پيرامون يا برعکس است و ميزان آن با تغيير انرژي دروني تفاوت دارد.

در يک واکنش گرماده ، گرما آزاد مي شود و آنتالپي سيستم کاهش مي يابد مثل سوختن متان  ΔH < 0

در يک واکنش گرماگير ، گرما وارد سيستم مي شود و آنتالپي سيستم افزايش مي يابد. ذوب شدن يخ ΔH>0

برای دانلود فیلم آزمایش مشاهده ی گرمای آزاد شده بر اثر حل شدن کلسیم کلرید بی آب در آب (آزمایش صفحه ی ۵۲ کتاب) اینجا کلیک راست کنید و گزینه ی save target as ... را انتخاب کنید.

حالت استاندارد

براي اينکه اندازه گيري گرما همه ي واکنشها در شرايط يکساني انجام گيرند، شرايط ويژه اي به نام حالت استاندارد ترموديناميکي ، تعيين شده است. حالت استاندارد ترموديناميکي ، پايدارترين شکل ماده خالص در فشار يک اتمسفر و دمايي مشخص (معمولاً دماي اتاق ، ۲۵ ْ C) تعريف مي شود ، براي اينکه مشخص باشد اندازه گيريها در شرايط استاندارد انجام شده علامت « _ْ» را بالاي خاصيت اندازه گيري شده قرار مي دهند. مثل ْ ΔH

کار ناشي از انبساط

وقتي گازي منبسط مي شود روي محيط خود کار انجام مي دهد و اين نوع کار را کار انبساطي يا کار ناشي از انبساط مي گويند. چون اين نوع کار ناشي از تغيير حجم است. مقدار pv کار انجام شده توسط يک سيستم در فشار ثابت است. کار pv  مي تواند توسط واکنش شيميايي که حجم آن در ضمن واکنش افزايش مي يابد صورت گيرد.

يعني کل حجم فرآورده ها بيشتر از کل حجم واکنش دهنده ها باشد.

 

تغيير حجمp -   Δv  فشار =  w کار انجام شده

اگر تعداد مول گازهاي فرآورده بيش از تعداد مول گازهاي واکنش دهنده باشد

ΔV > 0 ® منفي است W

    اگر تعداد مول گازهاي فرآورده مساوي با تعداد مول گازهاي واکنش دهنده باشد

ΔV = 0 ®  W = 0

    اگر تعداد مول گازهاي فرآورده کمتر از  تعداد مول گازهاي واکنش دهنده    باشد

ΔV <0 ® W مثبت است 

تابع حالت و وابسته نبودن انرژي دروني به مسير

اگر براي انجام فرآيندي مسيرهاي متفاوتي وجود داشته باشد، تغيير انرژي دروني سيستم در تمام مسيرها يکسان است و فقط به حالت آغازي و پاياني سيستم وابسته است بنابر اين انرژي دروني يک تابع حالت است. به عنوان مثال يک واکنش گرماده مثل سوختن اکتان را در نظر بگيريد.

 

گرماي حاصل از اين واکنش ممکن است صرف انجام کار (به حرکت درآمدن خودرو) و يا گرم کردن موتور خودرو شود، يا در حالتي ديگر کل گرماي حاصل از واکنش به محيط اطراف داده شود ولي در کليه حالتها تغيير انرژي دروني يکسان است.

قانون اول ترموديناميک

 

 

انرژي کل جهان ثابت است. انرژي نه بوجود مي آيد و نه از بين مي رود، اما مي تواند به سه طريق زير تغيير کند:

1- از طريق بدست آوردن  يا از دست دادن گرم (q) که در اينصورت 

 

-g +g

{

ΔE =

 

 

 

2- از طريق انجام کار توسط سيستم روي محيط و يا توسط روي سيستم که در اينصورت

 

-w +w

{

ΔE =

 

 

 

3- از طريق مبادله ي گرما و کار با محيط خارج هر دو در يک زمان که در اينصورت

 ΔE =  w+q

نتيجه اينکه کار و گرما انواع متفاوت انرژي هستند که به هم تبديل مي شوند. Δ E مي تواند مثبت و هم منفي باشد. منفي بودن به معناي گرماده بودن و انجام کار توسط سيستم روي محيط است. مثبت بودن به معناي گرماگير بودن و انجام کار توسط محيط روي سيستم است.