Entalpiya va ichki energiya
Kimyo fanini oʻrganish uchun biz koinotni tizim va atrof-muhit sifatida ikkiga ajratamiz. Har qanday vaqtda, bizni qiziqtiradigan qism - bu tizim, qolgani esa atrofdagi. Entalpiya va ichki energiya termodinamikaning birinchi qonuni bilan bog'liq ikkita tushuncha bo'lib, ular tizimda va uning atrofida sodir bo'ladigan reaktsiyalarni tavsiflaydi.
Entalpiya nima?
Reaksiya sodir boʻlganda, u issiqlikni oʻziga singdirishi yoki rivojlanishi mumkin, agar reaksiya doimiy bosimda oʻtkazilsa, bu issiqlik reaksiyaning entalpiyasi deb ataladi. Molekulalarning entalpiyasini o'lchash mumkin emas. Shuning uchun reaktsiya paytida entalpiyaning o'zgarishi o'lchanadi. Berilgan harorat va bosimdagi reaksiya uchun entalpiya o‘zgarishi (∆H) mahsulotlar entalpiyasidan reaksiyaga kirishuvchi moddalar entalpiyasini ayirish yo‘li bilan olinadi. Agar bu qiymat manfiy bo'lsa, reaktsiya ekzotermikdir. Agar qiymat ijobiy bo'lsa, u holda reaktsiya endotermik deyiladi. Har qanday reaktivlar va mahsulotlar juftligi orasidagi entalpiyaning o'zgarishi ular orasidagi yo'lga bog'liq emas. Bundan tashqari, entalpiya o'zgarishi reaktivlarning fazasiga bog'liq. Masalan, kislorod va vodorod gazlari reaksiyaga kirishib, suv bug'ini hosil qilganda, entalpiya o'zgarishi -483,7 kJ ni tashkil qiladi. Biroq, bir xil reaktivlar suyuq suv hosil qilish uchun reaksiyaga kirishganda, entalpiya o'zgarishi -571,5 kJ ni tashkil qiladi.
2H2 (g) +O2 (g) → 2H2O (g); ∆H=-483,7 kJ
2H2 (g) +O2 (g) → 2H2O (l); ∆H=-571,7 kJ
Ichki energiya nima?
Issiqlik va ish energiyani uzatishning ikkita usulidir. Mexanik jarayonlarda energiya bir joydan ikkinchi joyga o'tkazilishi mumkin, ammo energiyaning umumiy miqdori saqlanib qoladi. Kimyoviy transformatsiyalarda shunga o'xshash printsip qo'llaniladi. Metanning yonishi kabi reaktsiyani ko'rib chiqing.
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H 2O
Agar reaksiya berkitilgan idishda sodir boʻlsa, faqat issiqlik chiqariladi. Biz bu chiqarilgan fermentdan turbina yoki bug 'dvigatelini boshqarish kabi mexanik ishlarni bajarish uchun foydalanishimiz mumkin. Reaksiya natijasida hosil bo'lgan energiyani issiqlik va ish o'rtasida taqsimlashning cheksiz ko'p usullari mavjud. Biroq, hosil bo'lgan issiqlik va bajarilgan mexanik ishlarning yig'indisi doimo doimiy ekanligi aniqlandi. Bu reaktivlardan mahsulotlarga o'tishda ichki energiya (U) deb ataladigan xususiyat mavjud degan fikrga olib keladi. Ichki energiyaning o'zgarishi ∆U bilan belgilanadi.
∆U=q + w; bu yerda q issiqlik va w bajarilgan ish
Ichki energiya holat funksiyasi deb ataladi, chunki uning qiymati tizimning bu holatda qanday paydo boʻlganiga emas, balki tizim holatiga bogʻliq. Ya'ni, boshlang'ich "i" holatidan oxirgi "f" holatiga o'tishda U ning o'zgarishi faqat U ning boshlang'ich va oxirgi holatlardagi qiymatlariga bog'liq.
∆U=Uf – Ui
Termodinamikaning birinchi qonuniga ko'ra, ajratilgan tizimning ichki energiyasining o'zgarishi nolga teng. Olam izolyatsiya qilingan tizimdir; shuning uchun koinot uchun ∆U nolga teng.
Entalpiya va ichki energiya oʻrtasidagi farq nima?
• Entalpiya quyidagi tenglamada taqdim etilishi mumkin, bu erda U - ichki energiya, p - bosim va V - tizim hajmi.
H=U + pV
• Demak, ichki energiya entalpiya chegarasida. Entalpiya quyidagicha berilgan:
∆U=q + w
