ترمودینامیک

ترمودینامیک

در ترمودینامیک، آنتالپی به معنای انرژی کل سیستم است. این عدد نشان دهنده کمیتی مقداری است که انرژی حرارتی کل یک سیستم را نشان میدهد. برای سیستمی با حجم V و فشار P، آنتالپی برابر با مجموع انرژی درونی سیستم و حاصلضرب فشار در حجم آن است. در بسیاری از تحلیلهای ترمودینامیکی، حاصلضرب فشار p در حجم v ظاهر میشود؛ به این خاطر است که این خاصیت را به صورت مجزا در نظر میگیرند.

معمولا در سیستمهای شیمیایی، بیولوژیکی و یا فیزیکی، آنتالپی را به عنوان خاصیتی میبینند که در فرآیندی فشار ثابت اندازهگیری میشود. در جداول ترمودینامیکی در کنار فشار، دما و دیگر خواص، مقدار آنتالپی نیز ذکر میشود.

در فرآیندی که به صورت فشار ثابت اتفاق میافتد میتوان مجموع انتقال حرارت و کار صورت گرفته با محیط را برابر با تغییرات آنتالپی سیستم دانست.

آنتالپی چه نوع کمیتی است؟

آنتالپی به عنوان کمیتی مقداری شناخته میشود. این جمله به معنی آن است که آنتالپی به مقدار ماده موجود در یک سیستم وابسته است. همانند انرژی، واحد آنتالپی نیز ژول است. در حقیقت اگر انرژیهای جنبشی و پتانسیل یک سیستم را از انرژی کل کم کنیم، مقدار باقی مانده انرژی حرارتی سیستم است که همان آنتالپی نامیده میشود.

آنتالپی در واکنشهای شیمیایی

از مفاهیم آنتالپی به شکل گستردهای در شیمی نیز مورد استفاده قرار میگیرد. معمولا فرآیندهای شیمیایی را از دیدگاه قانون اول و دوم ترمودینامیک بیان میکنند. در ترمودینامیک به مجموع انرژیهای سیستم به جز پتانسیل و جنبشی، «انرژی درونی» (Inteal Energy) گفته میشود. همچنین آنتالپی یک واکنش شیمیایی برابر با تغییر آنتالپی هریک از اجزای تشکیل دهنده فرآیند است.

از آنجایی که اکثر واکنشهای شیمیایی به صورت فشار ثابت رخ میدهند، بنابراین میتوان مفهوم تغییر آنتالپی را در یک واکنش نیز تعریف کرد. معمولا این تغییر را تحت عنوان «آنتالپی واکنش» (Reaction Enthalpy) میشناسند. آنتالپی یک واکنش، بسته به نوع آن میتواند مثبت، منفی و یا صفر باشد. مثبت یا منفی بودن آنتالپی واکنش به گرماده یا گرماگیر بودن آن وابسته است.

آنتالپی تبخیر

در حالت کلی زمانی که در فرآیندی، یک ماده دچار تغییر فاز میشود، بخشی از انرژی سیستم صرف تغییر فاز مذکور میشود. برای نمونه ظرفی را حاوی مقداری آب تصور کنید که در حال حرارت دادن به آن هستیم. بدیهی است که در این فرآیند دمای آب درون ظرف افزایش مییابد. پس از گذشت زمانی، آب موجود در ظرف شروع به بخار شدن میکند. با اندازهگیری متوجه میشویم که دمای آب در این حالت ثابت است.

بنابراین با ثابت بودن دما، این سوال مطرح میشود که انرژی حرارتی اضافه شده به سیستم صرف چه چیزی میشود؟ پاسخ این است که حرارت اضافه شده به آن، صرف تغییر فاز آب میشود. در این حالت انرژی اضافه شده به سیستم را «آنتالپی تبخیر» مینامند. به اینگونه انرژیها «نهان» نیز گفته میشود.

کاری از گروه انجمن علمی شیمی دبیرستان شاهد

نزگس کشاورز

زهرا عباسی

فاطمه رنجبر

روژینا فخاریان

و با تشکر از سرکار خانم سلیمانی جهت کمک و همکاری

چندعبارت به منظور تسليت گفتن وابراز تاثر در زبان انگليسي✏️...