Entalpi ve İç Enerji
Kimyada çalışma amaçlı olarak evreni sistem ve çevre olarak ikiye ayırıyoruz. Her an ilgilendiğimiz kısım sistem, gerisi etrafı sarıyor. Entalpi ve iç enerji, termodinamiğin birinci yasasıyla ilgili iki kavramdır ve bir sistemde ve çevresinde meydana gelen reaksiyonları tanımlarlar.
Entalpi nedir?
Bir tepkime meydana geldiğinde ısı emebilir veya yayılabilir ve tepkime sabit basınçta gerçekleştirilirse bu ısıya tepkimenin entalpisi denir. Moleküllerin entalpisi ölçülemez. Bu nedenle, bir reaksiyon sırasında entalpideki değişim ölçülür. Belirli bir sıcaklık ve basınçta bir reaksiyon için entalpi değişimi (∆H), ürünlerin entalpisinden reaktanların entalpisinin çıkarılmasıyla elde edilir. Bu değer negatif ise reaksiyon ekzotermiktir. Değer pozitifse, reaksiyonun endotermik olduğu söylenir. Herhangi bir reaktan ve ürün çifti arasındaki entalpi değişimi, aralarındaki yoldan bağımsızdır. Ayrıca, entalpi değişimi, reaktanların fazına bağlıdır. Örneğin, oksijen ve hidrojen gazları tepkimeye girerek su buharı oluşturduğunda, entalpi değişimi -483.7 kJ'dir. Bununla birlikte, aynı reaktanlar sıvı su üretmek üzere reaksiyona girdiğinde, entalpi değişimi -571.5 kJ'dir.
2H2 (g) +O2 (g) → 2H2O (g); ∆H=-483.7 kJ
2H2 (g) +O2 (g) → 2H2O (l); ∆H=-571.7 kJ
İç enerji nedir?
Isı ve iş, enerjiyi aktarmanın iki yoludur. Mekanik süreçlerde enerji bir yerden başka bir yere aktarılabilir, ancak toplam enerji miktarı korunur. Kimyasal dönüşümlerde de benzer bir ilke geçerlidir. Metanın yanması gibi bir reaksiyon düşünün.
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H 2O
Reaksiyon kapalı bir kapta gerçekleşirse, olan tek şey ısının açığa çıkmasıdır. Serbest bırakılan bu enzimi türbin veya buhar motoru çalıştırmak gibi mekanik işler yapmak için kullanabiliriz. Reaksiyonla üretilen enerjinin ısı ve iş arasında bölünmesinin sonsuz sayıda yolu vardır. Ancak, açığa çıkan ısı ve yapılan mekanik işin toplamının her zaman sabit olduğu bulunmuştur. Bu, reaktanlardan ürünlere geçerken, iç enerji (U) adı verilen bir özelliğin olduğu fikrine yol açar. İç enerjinin değişimi ∆U. olarak gösterilir.
∆U=q + w; burada q ısı ve w yapılan iştir
Dahili enerjiye durum fonksiyonu denir, çünkü değeri sistemin bu duruma nasıl geldiğine değil, sistemin durumuna bağlıdır. Yani, “i” başlangıç durumundan “f” son durumuna geçerken U'daki değişim, sadece başlangıç ve son durumlardaki U değerlerine bağlıdır.
∆U=Uf – Ui
Termodinamiğin birinci yasasına göre, yalıtılmış bir sistemin iç enerji değişimi sıfırdır. Evren izole bir sistemdir; bu nedenle, ∆U evren için sıfırdır.
Entalpi ve İç Enerji arasındaki fark nedir?
• Entalpi, U'nun iç enerji, p'nin basınç ve V'nin sistemin hacmi olduğu aşağıdaki denklemde sunulabilir.
H=U + pV
• Bu nedenle, iç enerji entalpi terimi içindedir. Entalpi,olarak verilir.
∆U=q + w
