entalpija i entropija

7/22/2019 Entalpija i Entropija

1/12

1

sadraj

uvod................................................................................................................2

1. Entalpija...............................................................................................3

2. Eksperimentalno odreivanje entalpije reakcije kalorimetrija.............63. Hesov zakon.........................................................................................7

4. Entropija...............................................................................................9

4.1. Drugi zakon termodinamike-entropija.......................................9

4.2. Promjena entropije sistema u hemijskim reakcijama...............10

4.3. Promjena entropije okoline u hemijskim reakcijama...............11


2/12

2

Uvod

S obzirom da su i entalpija i entropija povezane sa energijom u uvodu cu reci

nesto openito o energiji.

Energija je sposobnost nekog tijela ili mase tvari da obavi neki rad a isto se tako

moe rei da su rad i energija ekvivalentni pojmovi, iako opseg i sadraj tih

dviju rijei nije posve identian. U biti,promjena energije jednaka je izvrenom

radupa se stoga i izraavaju istom mjernom jedinicom - dul [J] u ast

engleskog fiziaraJamesa Prescotta Joulea. Vrenje rada se moe manifestirati

na mnogo naina: kao promjena poloaja, brzine, temperature itd.

Entalpija (H) je u termodinamici mjera za unutarnji sadrajtoplinske energije i

openito se moe definirati izrazom:

H = U + pV

Termodinamika veliina koja opisuje stupanj nereda zove se entropija i

oznaava se slovom S. Entropija je, kao i entalpija, funkcija stanja, to znai daovisi samo o konanom i poetnom stanju sustava, a moe imati pozitivnu inegativnu vrijednost.


3/12

3

1. ENTALPIJA

Termodinamika funkcija koja se zove entalpija je mera toplote koja se

izmijeni izmeu sistema i okoline kada se hemijska reakcija odvija pri

konstantnompritisku i kada se ne vri nikakav drugi rad osim P-V rada.

H E PVPromijena entalpije (ukoliko se reakcija vri pri konstantnom pritisku) je:

H =(E +PV) PV

H =E + PV

Ukoliko PVzamenimo saw iEsa q + w dobijamo:

H =E+ PV = q p + ww = q p

Znai promijena entalpije sistema je jednaka toploti koju sistem primi iliotpusti pri konstantnom pritisku. Za hemiju promijena entalpije je znaajnija

veliina nego promijena unutranje energije jer moemo da je mijerimo i

izraunavamo a i zato to se veina hemijskih reakcija odigrava pri konstantnom

pritisku. Takoe za veliku veinu hemijskih reakcija P-V rad je mali pa je

promijena entalpije priblino jednaka promijeni unutranje energije.


4/12

4

Kada je vrijednost H pozitivna to znai da je sistem dobio toplotu iz okolinepa je proces endoterman. Kada je vrijednost H negativna to znai da je sistemotpustio toplotu u okolinu pa je proces egzoterman.

Poto je H = Hkrajnje-Hpoetno promijena entalpije tokom hemijske reakcijemoe se predstaviti kao entalpija proizvoda minus entalpija reaktanata

prizvoda - reaktanata

Tako je reakcija:

2H2(g) + O2(g) 2H2O(g) H= ( -483,6 ) kJegzotermna jer je H negativno.Ovakva reakcija se zove termohemijska reakcija

Na slici 1. Je prikazana entalpija reakcije.

.

Slika 1.


5/12

5

Neke stvari koje treba znati o entalpiji:

- Entalpja je ekstenzivna veliina tj. zavisi od koliine uzorka tj.

veliine sistema

Termohemijska reakcija:

2H2(g) + O2(g) 2H2O(g) H= -483,6 kJ

e vaiti kada 2 mola (4g) vodonika reaguju sa 1 molom (32g) kiseonika da daju

2 mola (36g) vode:

H2(g) + O2(g) H2O(g) onda je H= -241,8 kJ

- Promijena entalpije povratne reakcije ima istu brojnu vrijednost samo

razliiti znak od promijene entalpije produktne reakcije.

2H2(g) + O2(g) 2H2O(g) H= -483,6 kJ

2H2O(g) 2H2(g) + O2(g) H= +483,6 kJ

- Stanje u kome se nalaze proizvodi i reaktanti (gasovito, teno, vrsto,

rastvoreno...) se obavezno navodi u termohemijskim jednainama jer

entalpija veoma zavisi od toga:


6/12

6

2H2(g) + O2(g) 2H2O(g) H= -483,6 kJ

2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) H= -571,6 kJ

2H2O(l) 2H2O(g) H= +88 kJ

2. Eksperimentalno odreivanje entalpije reakcije kalorimetrija

Promijena entalpije se moe eksperimentalno odrediti tako to mijerimo

izmijenu toplote izmeu sistema i okoline ali prvo treba da definiemo toplotni

kapacitet i speifinu toplotu.

Stavimo dvije iste ae sa po 100 ml vode i etanola na 25 stepeni celzijusa na

isti reo. Etanol e mnogo bre da se zagrije do 50 celzijusa nego voda. To je

zato to je toplotni kapacitet etanola manji nego toplotni kapacite vode.Toplotni kapacitet nekog objekta je koliina toplote koju treba dodati tom

objektu da bi se njegova temperatura podigla za 1 stepen K.

Toplotni kapacitet istih supstanci se definie kao:

-

Molarni toplotni kapacitetkoliina toplote potrebna zazagrijavanje za1 K jednog mola supstance

- Speifini toplotni kapacitet (C) ili specifina toplota koliina toplote

potrebna za zagrijavanje za 1 K jednog grama supstance


7/12

7

U sljedeoj tabeli suprikazani toplotni kapaciteti nekih supstanci:

3. Hesov zakon

Ekspermentalno su odreene entalpije mnogih reakcija. Da bi znali H nekereakcije nije neophodno izvoditi eksperiment, moe se izraunati primijenom

hesovog zakona na osnovu ranije odrenenih entalpija drugih reakcija. Entalpija

je funkcija stanja. Znai ako neku reakciju moemo napisati u vie koraka onda i

entalpija te reakcije e biti jednaka zbiru entalpija meureakcija.

Primjer: Treba odrediti entalpiju reakcije


8/12

8

C (s) + O2(g) CO(g)

Eksperimentalno ne moe jer reakcija veoma lako ide do nastajanja znatne

koliine CO2

Ali ono to se moe odrediti i odreneno jeda su entalpije reakcija:

(1) C(s) + O2(g) CO2(g) H= -393,5 kJ

(2) CO(g) + O2(g) CO2 (g) H= -283,0 kJ

Sada treba ove dvije reakcije da iskombinujemo da dobijemo gornju reakciju

sagorijevanja do ugljen-monoksida.

Napiimo reakciju (2) naopako tj. od proizvoda ka reaktantima.

Pri tom H mijenja znak. Nakon toga saberemo dvije reakcije(1) C(s) + O2(g) CO2(g) H1 = -393,5 kJ

(2) CO2 (g) CO(g) + O2(g) H2 = 283,0 kJ-----------------------------------------------------------------

C(s) + O2(g) + CO2 (g) CO2(g) + CO(g) +

O2(g)

H = H1 + H2 = -110,5 kJSkraujemo sve to se ponavlja sa lijeve i desne strane u velikojjednaini

I dolazimo do:

C(s) + O2(g) CO(g) H = -110,5 kJ

Hesov zakon


9/12

9

Ako se reakcija odigrava u nizu koraka, H reakcije e biti jednaka zbirupromijena entalpija svih koraka

4.Entropija

Entropija je mjera neureenosti sistema i to je sistem neureneniji entropija

e mu biti vea. Entropija je funkcija stanja. Promijena entropije sistema je

jednaka razlici krajnje i poetneentropije.

S Skrajnje Spoetno

Pozitivno S znai da je sistem na kraju neureeniji nego napoetku.

Za reverzibilne procese koji se deavaju pri konstantnoj

temperaturi promijena entropije je data izrazom:

4.1. Drugi zakon termodinamike - entropija

Kada se deava neki proces u neizolovanomsistemu tada dolazi do promijene

entropije i sistema i okoline, zbir ove dvije promijene entropije (sistem i

okolina) se zove promijena entropije univerzuma.

Suniverzuma Ssistema Sokoline


10/12

10

Drugi zakon termodinamike:

Da bi neki ireverzibilni proces bio spontan entropija univerzuma mora rasti

Znai entropija nije konzervirana veliina ve ukupna entropijauniverzuma

uvijek raste.

Primjersreivanje sobe

Soba se nee sama od sebe srediti, kada krenete da sreujete sobu smanjujete joj

entropiju. Ali da bi sredili sobu morate da svarite neku hranu, vrite neki rad,

kreete se tako da je entropija okoline porasla.

Drugi zakon termodinamike zahtjeva da poveavanje entropijeokoline mora bitibrojano vee nego smanjenje entropijesobe inae nikada ne bi mogli da sredite

sobu.

4.2. Promjena entropije sistema u hemijskim reakcijama

Standarde molarne entropije nisu nula za elemente u svom standardnom

stanju i kod gasova su vee negokod tenosti ivrstih tijela standardne molarne

entropije se poveavaju sa poveanjemmolarne mase takoer se povaavaju sa

poveanjembroja atoma koji grade molekul .

Promijena entropije hemijske reakcije je data kao razlika standardnih molarnih

entropija proizvoda i standardnih molarnih entropija reaktanata.

Sreakcije = S(proizvoda) - mS(reaktanata)

4.3. Promijena entropije okoline u hemijskim reakcijama

ta je uloga okoline u hemijskoj reakciji (ili bilo kom drugomsistemu)?


11/12

11

Okolina je slivnik toplote, njena uloga je samo da prima toplotu od sistema

(ukoliko se u sistemu odigrava egzotermni proces) ili da daje energiju sistemu

(ukoliko se u sistemu odigrava endotermni proces) promena entropije okoline eonda zavisiti samo od toga koliko

je toplote primila od ili predala sistemu tako da se promena entropije okoline

moe predstaviti kao:

Za reakcije koje se odigravaju pri konstantnom pritisku rekli smo da jeq

sistema ustvari promena entalpije reakcijeH

Tako da moemo napisati:


12/12

12

Literatura:

1. Osnove brodostrojarstva ,Dubrovnik , eljko Kurtela2.

Tehnika termodinamika( skripta) kemijskotehnoloki fakultet Split 1999.god.

3. TEHNIKA. TERMODINAMIKA dr. sc. Draen Horvat,dipl.ing.Zagreb, oujak 2006.

entalpija i entropija

Documents