Энтальпия жана ички энергия
Химияны изилдөө максатында биз ааламды система жана курчап турган экиге бөлөбүз. Кайсы убакта болбосун, бизди кызыктырган бөлүгү система, калганы курчап турат. Энтальпия жана ички энергия - бул термодинамиканын биринчи мыйзамына байланыштуу эки түшүнүк жана алар системада жана анын айланасында болуп жаткан реакцияларды сүрөттөйт.
Энтальпия деген эмне?
Реакция жүрүп жатканда, ал жылуулукту өзүнө сиңирип же бөлүп чыгарышы мүмкүн, ал эми реакция туруктуу басымда жүргүзүлсө, бул жылуулук реакциянын энтальпиясы деп аталат. Молекулалардын энтальпиясын өлчөө мүмкүн эмес. Демек, реакция учурунда энтальпиянын өзгөрүшү өлчөнөт. Берилген температурадагы жана басымдагы реакция үчүн энтальпиянын өзгөрүшү (∆Н) продуктулардын энтальпиясынан реакцияга кирген заттардын энтальпиясын алып салуу менен алынат. Эгерде бул маани терс болсо, анда реакция экзотермикалык болот. Эгерде маани оң болсо, анда реакция эндотермикалык деп аталат. Реагенттер менен продуктылардын ар кандай жуптарынын ортосундагы энтальпиянын өзгөрүшү алардын ортосундагы жолго көз каранды эмес. Мындан тышкары, энтальпиянын өзгөрүшү реагенттердин фазасынан көз каранды. Мисалы, кычкылтек менен суутек газдары реакцияга кирип, суу буусу пайда болгондо энтальпиянын өзгөрүшү -483,7 кДж. Бирок, ошол эле реактивдер суюк сууну пайда кылуу үчүн реакцияга киргенде, энтальпиянын өзгөрүшү -571,5 кДж.
2H2 (g) +O2 (g) → 2H2O (g); ∆H=-483,7 кДж
2H2 (g) +O2 (g) → 2H2O (л); ∆H=-571,7 кДж
Ички энергия деген эмне?
Жылуулук жана жумуш энергияны өткөрүүнүн эки жолу. Механикалык процесстерде энергия бир жерден экинчи жерге которулушу мүмкүн, бирок энергиянын жалпы саны сакталат. Химиялык трансформацияларда да ушундай принцип колдонулат. Метандын күйүшү сыяктуу реакцияны карап көрөлү.
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H 2O
Эгер реакция жабылган идиште жүрсө, анда жылуулук бөлүнүп чыгат. Бул бөлүнүп чыккан ферментти турбинаны же буу кыймылдаткычын иштетүү сыяктуу механикалык жумуштарды аткаруу үчүн колдонсок болот. Реакцияда өндүрүлгөн энергияны жылуулук менен жумуштун ортосунда бөлүштүрүүнүн чексиз жолдору бар. Бирок, жылуулуктун жана жасалган механикалык жумуштун суммасы дайыма туруктуу болоору аныкталган. Бул реагенттерден продуктыларга өтүүдө ички энергия (U) деп аталган кандайдыр бир касиет бар деген ойго алып келет. Ички энергиянын өзгөрүшү ∆U деп белгиленет.
∆U=q + w; мында q - жылуулук жана w - аткарылган иш
Ички энергия абал функциясы деп аталат, анткени анын мааниси системанын абалынан көз каранды, ал система кандай абалда пайда болгонуна эмес. Башкача айтканда, баштапкы “i” абалынан “f” акыркы абалына өткөндө U өзгөрүүсү баштапкы жана акыркы абалдардагы U маанилеринен гана көз каранды.
∆U=Uf – Ui
Термодинамиканын биринчи мыйзамы боюнча изоляцияланган системанын ички энергиянын өзгөрүшү нөлгө барабар. Аалам обочолонгон система; ошондуктан, аалам үчүн ∆U нөл.
Энтальпия менен ички энергиянын ортосунда кандай айырма бар?
• Энтальпия төмөнкү теңдемеде көрсөтүлүшү мүмкүн, мында U – ички энергия, p – басым жана V – системанын көлөмү.
H=U + pV
• Демек, ички энергия энтальпиянын чегинде. Энтальпиякатары берилет
∆U=q + w
