- Qu'est-ce que l'enthalpie?
- Types d'enthalpie
- Enthalpie de formation
- Enthalpie de réaction
- Enthalpie de solution
- Enthalpie neutralisante
- Enthalpie de combustion
- Enthalpie de décomposition
- Enthalpie de dissolution
- Enthalpie à changement de phase
- À quoi sert l'enthalpie?
- Enthalpie et entropie
Qu'est-ce que l'enthalpie?
L'enthalpie est la quantité de chaleur qu'un système thermodynamique libère ou absorbe du milieu environnant lorsqu'il est à une pression constante, le système thermodynamique étant n'importe quel objet.
En physique et en chimie, l'enthalpie est une grandeur thermodynamique dont l'unité de mesure est le Joules (J) et est représentée par la lettre H.
La formule pour calculer l'enthalpie est:
H = E + PV
Où:
- H est l'enthalpie, E est l'énergie du système thermodynamique, P est la pression du système thermodynamique, V est le volume.
Dans cette formule, le produit de la pression multiplié par le volume (PV), est égal au travail mécanique appliqué au système.
Par conséquent, l'enthalpie est égale à l'énergie d'un système thermodynamique plus le travail mécanique qui lui est appliqué.
Cependant, l'enthalpie d'un système ne peut être mesurée qu'au moment où se produit une variation d'énergie. La variation, représentée par le signe Δ, donne lieu à une nouvelle formule:
∆H = ∆E + P∆V
Cela signifie que la variation d'enthalpie (∆H) est égale à la variation d'énergie (∆E) plus le travail mécanique appliqué au système (P∆V).
L'enthalpie vient du grec enthálpō , ce qui signifie ajouter ou ajouter de la chaleur. Le terme a été inventé pour la première fois par le physicien néerlandais Heike Kamerlingh Onnes, lauréat du prix Nobel de physique en 1913.
Types d'enthalpie
Il existe plusieurs types d'enthalpie en fonction des substances et des processus impliqués. Lorsque le processus implique la libération d'énergie, il s'agit d'une réaction exothermique, tandis que la capture d'énergie signifie qu'il s'agit d'une réaction endothermique.
Sur la base de ce qui précède, les enthalpies sont classées en:
Enthalpie de formation
C'est l'énergie qui est nécessaire pour former une taupe d'une substance à partir des éléments qui la composent. Rappelons que la taupe est l'unité de mesure de la substance équivalente à 6 023 x 10 23 atomes ou molécules.
Un exemple d'enthalpie de formation est l'union de l'oxygène (O) et de l'hydrogène (H) pour former de l'eau (H 2 O), dont l'énergie ou la variation d'enthalpie (ΔH) est de -285 820 KJ / mol.
Enthalpie de réaction
C'est l'énergie qui libère une réaction chimique sous pression constante.
Un exemple d'enthalpie de réaction est la formation de méthane (CH4) à partir de l'union du carbone (C) et de l'hydrogène (H):
C + 2H 2 → CH 4
Voir aussi Réaction chimique.
Enthalpie de solution
Désigne la quantité de chaleur libérée ou absorbée par une substance lorsqu'elle est dissoute dans une solution aqueuse.
Un exemple d'enthalpie de solution est ce qui se produit lors de la dissolution d'acide sulfurique (H 2 SO 4) dans l'eau (H 2 O). La quantité d'énergie libérée par l'acide est si élevée que c'est une solution qui doit être utilisée avec certaines mesures de sécurité.
Enthalpie neutralisante
C'est l'énergie qui est captée ou libérée lorsqu'un acide et une base sont mélangés, se neutralisant mutuellement.
Un exemple d'enthalpie de neutralisation est lorsque nous mélangeons de l'acide acétique (CH₃COOH) avec du bicarbonate (NaHCO₃).
Voir aussi Acides et bases.
Enthalpie de combustion
Il s'agit de l'énergie libérée lorsqu'une mole de substance organique réagit avec l'oxygène de l'air et libère du dioxyde de carbone (CO 2).
Un exemple d'enthalpie de combustion est celui généré par le gaz propane (C 3 H 8), qui libère de l'énergie utilisée comme combustible domestique:
C 3 H 8 + 5 O 2 → 3CO 2 + 4H 2 O
Rejets 2044 x 10 3 KJ / mol
La variation d'enthalpie (ΔH) = -2,044x10 ^ 3 KJ / mol
Voir aussi Combustion.
Enthalpie de décomposition
C'est la quantité de chaleur ou d'énergie qui est libérée lorsqu'une mole de substance est décomposée en éléments plus simples.
Un exemple d'enthalpie de décomposition est lorsque le peroxyde d'hydrogène ou le peroxyde d'hydrogène se décompose pour former de l'eau et de l'oxygène:
2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2
96,5KJ / mol sont libérés
Variation d'enthalpie (ΔH) = 96,5 KJ / mol
Enthalpie de dissolution
Il s'agit de la quantité de chaleur ou d'énergie qu'une substance capte ou libère lorsque plus d'eau est ajoutée à la solution.
Un exemple d'enthalpie de dissolution est lorsque nous ajoutons un détergent en poudre à l'eau.
Voir aussi Solution chimique.
Enthalpie à changement de phase
Il fait référence à l'échange d'énergie qui se produit lorsqu'un élément change d'état (solide, liquide ou gazeux). En ce sens, nous avons:
- Enthalpie de fusion: le changement d'enthalpie dans la transition du solide au liquide Enthalpie de sublimation: le changement de l'enthalpie dans la transition du solide au gaz. Enthalpie d'évaporation: passage du liquide au gaz.
Un exemple d'enthalpie à changement de phase est ce qui se passe dans le cycle de l'eau, car lors du passage du liquide à l'état gazeux ou solide (ou à l'une de ses combinaisons possibles), l'eau libère ou absorbe de l'énergie. Dans ce cas, le changement d'énergie dans la transition de l'eau du liquide au gaz à 100 ° C est égal à 40,66 KJ / mol.
Voir aussi:
- Réaction endothermique Réaction exothermique.
À quoi sert l'enthalpie?
L'enthalpie est utilisée pour mesurer avec précision les variations d'énergie qui se produisent dans un système, que ce soit lors de l'apport ou de la libération d'énergie dans l'environnement.
L'enthalpie est un concept complexe de thermodynamique qui n'est généralement pas utilisé dans la vie quotidienne, car nous ne calculons pas l'énergie nécessaire pour chauffer l'eau du thé, par exemple. Cependant, il est possible de comprendre comment cela fonctionne avec un exemple de tous les jours.
Lorsque nous faisons bouillir de l'eau, sa température augmente progressivement jusqu'à atteindre le point d'ébullition (100 ° C). Dans ce cas, nous parlons d'enthalpie négative, car le système thermodynamique a dû prendre de l'énergie de l'environnement pour augmenter sa température.
D'un autre côté, lorsque nous laissons cette même eau refroidir un peu après avoir été bouillie, sa température commence à baisser progressivement sans intervention extérieure. Dans ce cas, il s'agit d'une enthalpie positive, car de l'énergie est libérée dans l'environnement.
Enthalpie et entropie
L'entropie est une quantité physique qui mesure la quantité d'énergie dans un système qui n'est pas disponible. En calculant cette ampleur, il est possible de connaître le degré de désordre ou de chaos dans la structure d'un système.
La relation entre l'enthalpie et l'entropie est donnée par l'équilibre du système. À moins d'enthalpie (échange d'énergie), le système tend à l'équilibre; mais en même temps l'entropie augmente, car il y a une plus grande possibilité de chaos dans le système.
De son côté, une entropie minimale implique un niveau de chaos plus faible et donc l'échange d'énergie (enthalpie) sera plus important.
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