O que é entalpia?
Entalpia é a quantidade de calor que um sistema termodinâmico libera ou absorve do ambiente que o cerca quando está em pressão constante, entendendo pelo sistema termodinâmico qualquer objeto.
Em física e química, entalpia é uma quantidade termodinâmica cuja unidade de medida é o Joules (J) e é representado pela letra H.
A fórmula para calcular a entalpia é:
H = E + PV
Onde:
- H é entalpia.
- E é a energia do sistema termodinâmico.
- P é a pressão do sistema termodinâmico.
- V é o volume.
Nessa fórmula, o produto da pressão multiplicado pelo volume (PV), é igual ao trabalho mecânico que é aplicado ao sistema.
Portanto, entalpia é igual à energia de um sistema termodinâmico mais o trabalho mecânico aplicado a ele.
No entanto, a entalpia de um sistema só pode ser medida no momento em que ocorre uma mudança de energia. A variação, representada pelo sinal Δ, dá origem a uma nova fórmula:
∆H = ∆E + P∆V
Isso significa que a variação da entalpia (∆H) é igual à variação da energia (∆E) mais o trabalho mecânico aplicado ao sistema (P∆V).
Entalpia vem do grego enthálpō, o que significa adicionar ou adicionar calor. O termo foi cunhado pela primeira vez pelo físico holandês Heike Kamerlingh Onnes, vencedor do Prêmio Nobel de Física em 1913.
Tipos de entalpia
Existem vários tipos de entalpia dependendo das substâncias e processos envolvidos. Quando o processo envolve a liberação de energia, é uma reação exotérmica, enquanto a captura de energia significa que é uma reação endotérmica.
Com base no acima exposto, as entalpias são classificadas em:
Entalpia de formação
É a energia necessária para formar uma toupeira de uma substância a partir dos elementos que a compõem. Lembre-se de que o mol é a unidade de medida da substância equivalente a 6,023x1023 átomos ou moléculas.
Um exemplo de entalpia de formação é a união de oxigênio (O) e hidrogênio (H) para formar água (H2O), cuja energia ou variação de entalpia (ΔH) é -285.820 KJ / mol.
Entalpia de reação
É a energia liberada por uma reação química sob pressão constante.
Um exemplo de entalpia de reação é a formação de metano (CH4) a partir da união de carbono (C) e hidrogênio (H):
C + 2H2 → CH4
Veja também Reação química.
Entalpia de solução
Refere-se à quantidade de calor liberada ou absorvida por uma substância quando ela se dissolve em solução aquosa.
Um exemplo de entalpia de solução é o que acontece ao dissolver o ácido sulfúrico (H2SW4) na água (H2OU). A quantidade de energia liberada pelo ácido é tão alta que é uma solução que deve ser usada com certas medidas de segurança.
Entalpia de neutralização
É a energia que é capturada ou liberada quando um ácido e uma base se misturam, neutralizando-se mutuamente.
Um exemplo de entalpia de neutralização é quando misturamos ácido acético (CH2COOH) com bicarbonato (NaHCO3).
Veja também Ácidos e bases.
Entalpia de combustão
É a energia liberada quando um mol de substância orgânica reage com o oxigênio do ar e libera dióxido de carbono (CO2).
Um exemplo de entalpia de combustão é o gerado pelo gás propano (C3H8), que libera energia que é usada como combustível doméstico:
C3H8 + 5 O2 → 3CO2+ 4H2OU
Grátis 2.044 x 103 KJ / mol
A mudança de entalpia (ΔH) = -2,044x10 3 KJ / mol
Veja também Combustão.
Entalpia de decomposição
É a quantidade de calor ou energia liberada quando uma molécula de substância se decompõe em elementos mais simples.
Um exemplo de entalpia de decomposição é quando o peróxido de hidrogênio ou peróxido de hidrogênio se decompõe para formar água e oxigênio:
2h2OU2→ 2H2O + O2
96,5 KJ / mol são liberados
A mudança de entalpia (ΔH) = 96,5 KJ / mol
Entalpia de dissolução
Refere-se à quantidade de calor ou energia que uma substância captura ou cede quando mais água é adicionada à solução.
Um exemplo de entalpia de dissolução É quando adicionamos detergente em pó à água.
Veja também solução química.
Entalpia de mudança de fase
Refere-se à troca de energia que ocorre quando um elemento muda de estado (sólido, líquido ou gasoso). Nesse sentido temos:
- Entalpia de fusão: a mudança de entalpia na transição do estado sólido para o líquido
- Entalpia de sublimação: a mudança de entalpia na transição do sólido para o gasoso.
- Entalpia de evaporação: a passagem do líquido ao gás.
Um exemplo de entalpia de mudança de fase É o que acontece no ciclo da água, pois ao passar do estado líquido para o estado gasoso ou sólido (ou qualquer uma de suas combinações possíveis) a água libera ou absorve energia. Nesse caso, a mudança de energia na transição da água do líquido para o gás a 100 ° C é igual a 40,66 KJ / mol.
Veja também:
- Reação endotérmica.
- Reação exotérmica.
Para que serve a entalpia
A entalpia é usada para medir com precisão as variações de energia que ocorrem em um sistema, seja no momento de tirar ou liberar energia para o meio ambiente.
A entalpia é um conceito complexo em termodinâmica que raramente é usado no dia a dia, pois não calculamos a energia necessária para aquecer a água para o chá, por exemplo. No entanto, é possível entender como isso funciona com um exemplo do dia a dia.
Quando fervemos a água, sua temperatura sobe progressivamente até atingir o ponto de ebulição (100 ° C). Neste caso, estamos falando de entalpia negativa, pois o sistema termodinâmico teve que retirar energia do meio ambiente para aumentar sua temperatura.
Por outro lado, quando deixamos essa mesma água esfriar um pouco depois de fervida, sua temperatura começa a cair progressivamente sem a necessidade de intervenção externa. Nesse caso, é a entalpia positiva, uma vez que a energia está sendo liberada para o meio ambiente.
Entalpia e entropia
Entropia é uma quantidade física que mede a quantidade de energia em um sistema que não está disponível. Ao calcular essa magnitude, é possível saber o grau de desordem ou caos na estrutura de um sistema.
A relação entre entalpia e entropia é dada pelo equilíbrio do sistema. Na entalpia mais baixa (troca de energia), o sistema tende ao equilíbrio; mas ao mesmo tempo aumenta a entropia, uma vez que existe uma maior possibilidade de caos no sistema.
Por sua vez, uma entropia mínima implica em um nível menor de caos e, portanto, a troca de energia (entalpia) será maior.
