Enthalpie vs énergie interne
Aux fins d'étude en chimie, nous divisons l'univers en deux en tant que système et son environnement. À tout moment, la partie qui nous intéresse est le système, et le reste l'entoure. L'enthalpie et l'énergie interne sont deux concepts liés à la première loi de la thermodynamique et décrivent les réactions se déroulant dans un système et son environnement.
Qu'est-ce que l'enthalpie?
Lorsqu'une réaction a lieu, elle peut absorber ou dégager de la chaleur, et si la réaction est conduite à pression constante, cette chaleur est appelée l'enthalpie de la réaction. L'enthalpie des molécules ne peut pas être mesurée. Par conséquent, le changement d'enthalpie au cours d'une réaction est mesuré. Le changement d'enthalpie (∆H) pour une réaction à une température et une pression données est obtenu en soustrayant l'enthalpie des réactifs de l'enthalpie des produits. Si cette valeur est négative, la réaction est exothermique. Si la valeur est positive, alors la réaction est dite endothermique. Le changement d'enthalpie entre n'importe quelle paire de réactifs et de produits est indépendant du chemin entre eux. De plus, le changement d'enthalpie dépend de la phase des réactifs. Par exemple, lorsque l'oxygène et l'hydrogène gazeux réagissent pour produire de la vapeur d'eau, le changement d'enthalpie est de -483,7 kJ. cependant,lorsque les mêmes réactifs réagissent pour produire de l'eau liquide, le changement d'enthalpie est de -571,5 kJ.
2H 2 (g) + O 2 (g) → 2H 2 O (g); ∆H = -483,7 kJ
2H 2 (g) + O 2 (g) → 2H 2 O (l); ∆H = -571,7 kJ
Qu'est-ce que l'énergie interne?
La chaleur et le travail sont deux modes de transfert d'énergie. Dans les processus mécaniques, l'énergie peut être transférée d'un endroit à un autre, mais la quantité totale d'énergie est conservée. Dans les transformations chimiques, un principe similaire s'applique. Considérez une réaction comme la combustion du méthane.
CH 4 + 2 O 2 → CO 2 + 2 H 2 O
Si la réaction a lieu dans un récipient scellé, tout ce qui se passe est que de la chaleur est libérée. Nous pourrions utiliser cette enzyme libérée pour effectuer des travaux mécaniques tels que faire fonctionner une turbine ou une machine à vapeur, etc. Il existe un nombre infini de façons de répartir l'énergie produite par la réaction entre la chaleur et le travail. Cependant, on constate que la somme de la chaleur dégagée et du travail mécanique effectué est toujours une constante. Cela conduit à l'idée qu'en passant des réactifs aux produits, il y a une propriété appelée l'énergie interne (U). Le changement d'énergie interne est noté ∆U.
∆U = q + w; où q est la chaleur et w le travail effectué
L'énergie interne est appelée fonction d'état car sa valeur dépend de l'état du système et non de la façon dont le système est arrivé à être dans cet état. Autrement dit, le changement de U, lors du passage de l'état initial «i» à l'état final «f», ne dépend que des valeurs de U dans les états initial et final.
∆U = U f - U i
Selon la première loi de la thermodynamique, le changement d'énergie interne d'un système isolé est nul. L'univers est un système isolé; par conséquent, ∆U pour l'univers est nul.
Quelle est la différence entre l'enthalpie et l'énergie interne?
• L'enthalpie peut être présentée dans l'équation suivante où U est l'énergie interne, p est la pression et V est le volume du système.
H = U + pV
• Par conséquent, l'énergie interne se situe dans le terme d'enthalpie. L'enthalpie est donnée comme,
∆U = q + w
