Enthalpy vs Nishati ya Ndani
Kwa madhumuni ya utafiti katika kemia, tunagawanya ulimwengu katika sehemu mbili kama mfumo na unaozunguka. Wakati wowote, sehemu tunayopendezwa nayo ni mfumo, na iliyobaki inazunguka. Enthalpy na nishati ya ndani ni dhana mbili zinazohusiana na sheria ya kwanza ya thermodynamics, na zinaelezea athari zinazofanyika katika mfumo na mazingira.
Enthalpy ni nini?
Mitikio inapotokea, inaweza kufyonza au kubadilisha joto, na ikiwa mmenyuko unafanywa kwa shinikizo la mara kwa mara, joto hili huitwa enthalpy ya mmenyuko. Enthalpy ya molekuli haiwezi kupimwa. Kwa hiyo, mabadiliko katika enthalpy wakati wa mmenyuko hupimwa. Mabadiliko ya enthalpy (∆H) ya mmenyuko katika halijoto fulani na shinikizo hupatikana kwa kutoa enthalpy ya viitikio kutoka kwa enthalpy ya bidhaa. Ikiwa thamani hii ni hasi, basi majibu ni ya ajabu. Ikiwa thamani ni chanya, basi majibu yanasemekana kuwa ya mwisho. Mabadiliko ya enthalpy kati ya jozi yoyote ya reactants na bidhaa ni huru ya njia kati yao. Aidha, mabadiliko ya enthalpy inategemea awamu ya reactants. Kwa mfano, wakati gesi za oksijeni na hidrojeni huguswa na kutoa mvuke wa maji, mabadiliko ya enthalpy ni -483.7 kJ. Hata hivyo, viitikio vile vile vinapoguswa na kutoa maji kioevu, badiliko la enthalpy ni -571.5 kJ.
2H2 (g) +O2 (g) → 2H2O (g); ∆H=-483.7 kJ
2H2 (g) +O2 (g) → 2H2O (l); ∆H=-571.7 kJ
Nishati ya Ndani ni nini?
Joto na kazi ni njia mbili za kuhamisha nishati. Katika michakato ya mitambo, nishati inaweza kuhamishwa kutoka sehemu moja hadi nyingine, lakini jumla ya wingi wa nishati huhifadhiwa. Katika mabadiliko ya kemikali, kanuni sawa inatumika. Zingatia itikio kama vile mwako wa methane.
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H 2O
Iwapo majibu yatafanyika katika chombo kilichofungwa, kinachotokea ni kwamba joto hutolewa. Tunaweza kutumia kimeng'enya hiki kilichotolewa kufanya kazi ya kiufundi kama vile kuendesha turbine au injini ya mvuke, n.k. Kuna idadi isiyo na kikomo ya njia ambazo nishati inayozalishwa na mmenyuko inaweza kugawanywa kati ya joto na kazi. Hata hivyo, ni kupatikana kuwa jumla ya joto tolewa na kazi ya mitambo kufanyika ni daima mara kwa mara. Hii inasababisha wazo kwamba katika kwenda kutoka kwa vitendanishi kwenda kwa bidhaa, kuna mali inayoitwa, nishati ya ndani (U). Mabadiliko ya nishati ya ndani yanaashiriwa kama ∆U.
∆U=q + w; q iko wapi joto na w kazi imefanywa
Nishati ya ndani inaitwa utendaji kazi wa hali kwani thamani yake inategemea hali ya mfumo na si jinsi mfumo ulivyokuja kuwa katika hali hiyo. Hiyo ni, mabadiliko katika U, wakati wa kutoka hali ya awali "i" hadi hali ya mwisho "f", inategemea tu thamani za U katika hali ya mwanzo na ya mwisho.
∆U=Uf – Ui
Kulingana na sheria ya kwanza ya thermodynamics, mabadiliko ya nishati ya ndani ya mfumo uliotengwa ni sifuri. Ulimwengu ni mfumo uliotengwa; kwa hivyo, ∆U kwa ulimwengu ni sifuri.
Kuna tofauti gani kati ya Enthalpy na Nishati ya Ndani?
• Enthalpy inaweza kuwasilishwa katika mlingano ufuatao ambapo U ni nishati ya ndani, p ni shinikizo, na V ni ujazo wa mfumo.
H=U + pV
• Kwa hivyo, nishati ya ndani iko ndani ya neno la enthalpy. Enthalpy inatolewa kama, ∆U=q + w
