Enthalpie vs énergie interne
Aux fins d'étude en chimie, nous divisons l'univers en deux en tant que système et environnant. A tout moment, la partie qui nous intéresse est le système, et le reste est environnant. L'enthalpie et l'énergie interne sont deux concepts liés à la première loi de la thermodynamique et décrivent les réactions qui se déroulent 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 effectuée 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, alors la réaction est exothermique. Si la valeur est positive, 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 les gaz oxygène et hydrogène 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.
2H2 (g) +O2 (g) → 2H2O (g); ∆H=-483,7 kJ
2H2 (g) +O2 (g) → 2H2O (l); ∆H=-571,7 kJ
Qu'est-ce que l'énergie interne ?
La chaleur et le travail sont deux façons de transférer de l'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 telle que la combustion du méthane.
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H 2O
Si la réaction a lieu dans un récipient hermétique, 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 existe une propriété appelée énergie interne (U). Le changement d'énergie interne est noté ∆U.
∆U=q + w; où q est la chaleur et w est le travail effectué
L'énergie interne est appelée une fonction d'état car sa valeur dépend de l'état du système et non de la façon dont le système est arrivé à 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=Uf – Ui
Selon la première loi de la thermodynamique, la variation d'énergie interne d'un système isolé est nulle. L'univers est un système isolé; donc, ∆U pour l'univers est zéro.
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 est comprise dans le terme d'enthalpie. L'enthalpie est donnée par
∆U=q + w
