Entalpia
Entalpia H on olekufunktsioon, mida kasutatakse eriti püsirõhul toimuvate protsesside kirjeldamisel. See ei tähenda kehasse „salvestatud soojust”; mõõdetav on eeskätt olekute vahe ΔH. Eksotermilisel protsessil on ΔH < 0 ja endotermilisel ΔH > 0.
Visuaalne mudel
Skeem on mõtteline; mõõtkavad ei ole sõnasõnalised.
Interaktiivne arvutus
Entalpia ja siseenergia
Definitsioon H = U + pV ühendab siseenergia ja paisumistööga seotud pV-liikme. Kui rõhk on püsiv ja ainus mehaaniline töö on pV-töö, siis süsteemi neelatud soojus qₚ võrdub ΔH-ga.
Iga rakenduse alguses tasub määratleda süsteem, alg- ja lõppolek ning ühikud. Mõõtmete kooskõla on tugev kontroll: liita saab ainult sama mõõtmega suurusi ning märgi valik peab vastama kokkulepitud füüsikalisele suunale. Nii saab vea avastada juba enne arvulise tulemuse hindamist.
Eksotermiline ja endotermiline
Eksotermilises reaktsioonis annavad saadused ümbritsevale soojust ning reaktsiooni entalpiamuutus on negatiivne. Endotermiline reaktsioon vajab netosoojust. Molaarset ΔH-d väljendatakse tavaliselt kJ·mol⁻¹ ja see käib täpselt kirjutatud reaktsioonivõrrandi kohta.
Valem ei asenda füüsikalist mudelit. Enne arvude sisestamist tuleb kontrollida, millised muutujad on püsivad, millised vastastikmõjud kuuluvad süsteemi ja kas kasutatav suurus on skalaar või vektor. Matemaatiliselt korrektne tehe võib muidu kirjeldada valet füüsikalist olukorda.
Hessi seadus
Kuna entalpia on olekufunktsioon, sõltub kogu ΔH ainult alg- ja lõppolekust. Reaktsioonietappide ΔH väärtused võib algebraliselt liita; võrrandi ümberpööramisel muutub ΔH märk ja kordaja muutmisel muutub ΔH samas suhtes.
Katsetes saadakse suurused lõpliku täpsusega mõõtmistest. Mõõteriista valik, kalibreerimine, soojus- või hõõrdekaod ja keskkonnatingimused mõjutavad tulemust. Rohkem komakohti kui lähteandmed õigustavad ei suurenda mõõtmise tegelikku informatsiooni.
Standardne tekkeentalpia
ΔH°f on ühe mooli aine teke elementidest nende standardolekus. Reaktsiooni jaoks arvutatakse ΔH° = ΣνΔH°f(saadused) − ΣνΔH°f(lähteained). Standardolekus elementide, näiteks O₂(g) ja grafiidi C(s), ΔH°f on definitsiooni järgi null.
Igal lihtsal mudelil on kehtivuspiirkond. Tasub küsida, milline eeldus laguneb esimesena väga suure rõhu, kiiruse, sügavuse, temperatuuri või amplituudi korral. Piiride kirjeldamine kuulub mudeli juurde sama loomulikult nagu põhivõrrandi kasutamine.
Kalorimeetria
Kalorimeeter seob mõõdetud temperatuurimuutuse soojusega q = mcΔT või kogu soojusmahtuvuse kaudu. Kui lahus soojeneb, on qlahus > 0 ja ideaaljuhul qreaktsioon < 0. Soojuskadu ning anuma soojusmahtuvus mõjutavad mõõtetulemust.
Lõpuks kontrollitakse suurusjärku ja piirjuhtu. Kui mõni parameeter nullida või kahekordistada, peab ennustatud muutus sobima kirjeldatud mehhanismiga. Selline kontroll paljastab sageli vale märgi, ühiku või võrdelisuse enne keerukamat arvutust.
Ülesanded
Ülesanne 1
Reaktsioon annab püsirõhul ümbrusele 18,5 kJ. Leia ΔH.
Lahendus: ΔH = qₚ = −18,5 kJ.
Ülesanne 2
ΔH₁ = +42 kJ ja ΔH₂ = −67 kJ. Leia kogumuutus.
Lahendus: Hessi seadusest ΔH = −25 kJ.
Ülesanne 3
2,0 mol reageerib ΔH = −55 kJ·mol⁻¹. Kui suur on soojus?
Lahendus: qₚ = nΔH = −110 kJ.