آنتالپی
Enthalpy
آنتالپی در شیمی به مقدار انرژی گرمایی در یک سیستم اشاره دارد. این یک مفهوم اساسی در ترمودینامیک است و برای درک رفتار واکنش‌ها و فرآیندهای شیمیایی بسیار مهم است.
مفهوم آنتالپی ارتباط نزدیکی با انرژی درونی یک سیستم دارد. انرژی درونی مجموع انرژی جنبشی و پتانسیل ذرات تشکیل دهنده یک سیستم است. آنتالپی که با H نشان داده می شود، به عنوان انرژی داخلی به اضافه حاصل ضرب فشار و حجم تعریف می شود:
H = U + PV
جایی که:
H = آنتالپی
U = انرژی داخلی
P = فشار
V = حجم
آنتالپی یک ویژگی گسترده است، به این معنی که به اندازه یا وسعت سیستم بستگی دارد. اغلب کار کردن با آن راحت‌تر از انرژی داخلی است، زیرا شامل کار انجام شده توسط سیستم بر روی محیط اطرافش میشود، مانند زمانی که یک واکنش شیمیایی در فشار ثابت رخ می‌دهد.
یکی از مهمترین کاربردهای آنتالپی در مطالعه واکنشهای شیمیایی است. در یک واکنش شیمیایی در فشار ثابت، تغییر آنتالپی که با ΔH نشان داده می شود، برابر با گرمای جذب شده یا آزاد شده توسط واکنش است:
ΔH = H (محصولات) - H (واکنش دهنده ها)
ΔH = H(products) - H(reactants)
این رابطه به عنوان گرمای واکنش شناخته می شود و برای درک ترمودینامیک واکنش های شیمیایی بسیار مهم است. ΔH منفی نشان دهنده یک واکنش گرمازا است که در آن گرما به محیط اطراف آزاد می شود، در حالی که ΔH مثبت نشان دهنده یک واکنش گرماگیر است که در آن گرما از محیط اطراف جذب می شود.
همچنین از آنتالپی برای محاسبه ظرفیت گرمایی مواد استفاده می شود که اندازه گیری میزان حرارت مورد نیاز برای افزایش دمای یک ماده به میزان معینی است. ظرفیت گرمایی ویژه که با c نشان داده می شود، به عنوان مقدار گرمای مورد نیاز برای افزایش دمای یک گرم از یک ماده به میزان یک درجه سانتیگراد تعریف می شود.
رابطه بین آنتالپی و ظرفیت گرمایی با این رابطه بدست می آید:
ΔH = mcΔT
جایی که:
ΔH = تغییر در آنتالپی
m = جرم ماده
c = ظرفیت گرمایی ویژه
ΔT = تغییر دما
با اندازه گیری تغییر آنتالپی در طول یک فرآیند و دانستن جرم و ظرفیت گرمایی ویژه مواد درگیر، می توان مقدار گرمای منتقل شده در طول فرآیند را محاسبه کرد.
آنتالپی علاوه بر نقشی که در واکنش های شیمیایی و انتقال حرارت دارد، در مطالعه انتقال فازها مانند ذوب و تبخیر نیز اهمیت دارد. آنتالپی همجوشی که به عنوان ΔHfus نشان داده می شود، مقدار گرمای مورد نیاز برای ذوب یک مول از یک ماده در نقطه ذوب آن است، در حالی که آنتالپی تبخیر که به عنوان ΔHvap نشان داده می شود، مقدار گرمای مورد نیاز برای تبخیر یک مول از یک ماده است. در نقطه جوشش
آنتالپی یک مفهوم اساسی در شیمی و ترمودینامیک است و درک آن برای پیش‌بینی و درک رفتار سیستم‌های شیمیایی ضروری است. با مطالعه آنتالپی و خواص مرتبط با آن، دانشمندان و مهندسان می‌توانند فرآیندها و واکنشهای شیمیایی را برای طیف وسیعی از کاربردها، از تولید صنعتی گرفته تا اصلاح محیط، طراحی و بهینه‌سازی کنند.
