آنتالپی

چکیده: آنتالپی یکی از کمیت های ترمودینامیکی است که برای بررسی تغییر انرژی درونی در واکنش های شیمیایی که اغلب در فشار ثابت روی می دهند، استفاده می شود. در این درس به بررسی تغییرات آنتالپی سامانه ضمن انجام واکنش خواهیم پرداخت.

شرح درس:
آنتالپی را می توان تغییر انرژی یک سامانه در فشار ثابت تعریف کرد. میزان تغییر آنتالپی با تغییر انرژی درونی تفاوت داشته و همواره کمتر یا بیشتر است زیرا مبادله انرژی می تواند با انجام کار توسط سامانه روی محیط و یا برعکس همراه باشد.

    • آنتالپی یک تابع حالت است.

مقدار تغییرات آنتالپی (∆H) به حالت های آغازی و پایانی فرایند بستگی داشته و مستقل از مسیر انجام واکنش است. در واکنش های گرماده، مانند واکنش های سوختن گرما آزاد می شود و آنتالپی سامانه کاهش می یابد. اما در یک فرایند گرماگیر، گرما جذب می شود و آنتالپی سامانه افزایش می یابد.

نکته: انحلال کلسیم کلرید خشک در آب، گرماده است به طوری که از حل کردن حدود 2 گرم کلسیم کلرید خشک در 5 میلی لیتر آب 30 درجه سانتیگراد، به اندازه ای گرما آزاد می شود که می تواند دمای محلول را تا حدود 100 درجه سانتیگراد بالا ببرد. اما انحلال کلسیم کلرید متبلور در آب، گرماگیر می باشد زیرا کلسیم کلرید متبلور دارای تعداد معینی آب تبلور است و برای در هم ریختن شبکه بلوری آن گرمای نسبتا زیادی مصرف می شود به طوری که فرایند انحلال را در کل، گرماگیر می کند.
نکته: انحلال آمونیوم نیترات (NH₄NO₃  ) در آب نیز شدیدا گرماگیر است به طوری که در شرایط خاصی می تواند باعث انجماد آب شود.
حال به واکنش انفجار نیتروگلیسرین توجه کنید:

نیتروگلیسرین از جمله مواد منفجره بسیار حساس است که بر اثر اندکی گرما یا وارد شدن ضربه، طی واکنشی گرماده تجزیه می شود. به علت حساسیت زیاد نیتروگلیسرین، این ماده هیچ گاه به تنهایی به عنوان ماده منفجره به کار نمی رود. این واکنش گرماده، در فشار ثابت با انتقال کار از سامانه به محیط و کاهش آنتالپی سامانه همراه است. به یاد داشته باشید که ضریب استوکیومتری نیتروگلیسرین برابر 4 است.
نکته: نیتروگلیسرین دارای دمای ذوب 8℃  می باشد و در دماهای بالاتر از 8℃ ( از جمله دمای اتاق) به صورت مایع دیده می شود.

سوال: گرمای یک واکنش در ظرفی با حجم ثابت برابر 3.8 کالری است. اگر همین واکنش را در یک سیلندر با پیستون متحرک انجام دهیم 4.2 ژول کار از سامانه به محیط منتقل می شود. تغییر آنتالپی این واکنش بر حسب ژول چند است؟

مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه و تنظیم: مهسا شاه حسینی