ענטהאַלפּי און ענטהאַלפּי ענדערונג
הקדמה צו ענטהאלפּי
ענטהאלפיע איז א קריטישער טערמאדינאמישער באגריף אין כעמיע און פיזיק. דער טערמין ענטהאלפיע קומט פון דעם אלטן גריכישן ווארט וואס מיינט "צו הייצן אינעווייניק" (en מיינט "אינעווייניק" און thalpein מיינט "צו הייצן"). דער באגריף איז ערשט איינגעפירט געווארן דורך דער האלענדישער פיזיקערין הייקע קאמערלינג אננעס אין די פריע 20סטע יארהונדערט. פשוט געזאגט, ענטהאלפיע באשרייבט די גאנצע מאס ענערגיע אין א סיסטעם וואס איז פעאיק צו טון ארבעט ביי קאנסטאנטן דרוק.
מאטעמאטיש, ווערט ענטהאלפי (H) אויסגעדריקט ווי:
\[ H = U + PV \]
וואו
– \(H \) איז די ענטהאַלפּיע,
– \(U \) איז די אינערלעכע ענערגיע פון דער סיסטעם,
– \(P \) איז דער דרוק, און
– \(V \) איז דער באַנד.
ענטהאלפּי איז אַן אויסגעברייטע אייגנשאַפט, דאָס הייסט אַז איר ווערט איז אָפּהענגיק פֿון דער מאָס מאַטעריע אין דער סיסטעם. עס איז זייער וויכטיק אין טערמאָדינאַמישע פּראָצעסן און כעמישע רעאַקציעס ווייל די ענדערונג אין ענטהאלפּי קען ווערן גענוצט צו באַשטימען די מאָס ענערגיע וואָס ווערט באַפֿרײַט אָדער אַבזאָרבירט אין אַ פּראָצעס.
די ראלע פון ענטהאלפּי אין כעמישע רעאַקציעס
בעת א כעמישע רעאקציע ווערן כעמישע פארבינדונגען צווישן אטאמען און מאלעקולן צעבראכן און איבערגעמאכט. דער פראצעס נעמט אריין א ענדערונג אין ענערגיע וואס קען ווערן באפרייט אדער אבזארבירט דורך דער סיסטעם. די ענערגיע ווערט אפט געמאסטן אין טערמינען פון דער ענדערונג אין ענטהאלפי (ΔH).
אויב די ענטהאַלפּיע ענדערונג איז נעגאַטיוו (ΔH < 0), איז די רעאַקציע עקזאָטהערמיש, דאָס הייסט אַז זי לאָזט אַרויס ענערגיע צו דער סביבה. א געוויינטלעכער בייַשפּיל פון אַן עקזאָטהערמישער רעאַקציע איז פארברענונג, וואו ברענשטאָף רעאַגירט מיט זויערשטאָף צו פּראָדוצירן היץ און ליכט.
פארקערט, אויב די ענטהאלפּי ענדערונג איז פאזיטיוו (ΔH > 0), איז די רעאַקציע ענדאָטהערמיש, דאָס הייסט אַז זי אַבזאָרבירט ענערגיע פֿון דער סביבה. א ביישפּיל פֿון אַן ענדאָטהערמישער רעאַקציע איז פֿאָטאָסינטעז, אין וועלכער פלאַנצן אַבזאָרבירן זונ-ענערגיע צו פֿאַרוואַנדלען קוילן-דייאַקסייד און וואַסער אין גלוקאָזע און זויערשטאָף.קאַלקולירן ענטהאַלפּי ענדערונג
צו רעכענען די ענטהאלפּי ענדערונג אין אַ כעמישער רעאַקציע, ניצן מיר אָפט קאַלאָרימעטרישע דאַטן אָדער העס'ס געזעץ. די סטאַנדאַרט ענטהאלפּי ענדערונג (ΔH) איז די ענטהאלפּי ענדערונג פון אַ רעאַקציע וואָס פּאַסירט ביי אַ דרוק פון 1 אַטם און אַ ספּעציפֿישע טעמפּעראַטור (געוויינטלעך 25°C אָדער 298 K).
קאַלאָרימעטריע דאַטן
קאַלאָרימעטריע איז אַן עקספּערימענטאַלע מעטאָדע געניצט צו מעסטן די מאָס היץ וואָס איז ינוואַלווד אין אַ כעמישער רעאַקציע. דער אינסטרומענט געניצט אין דעם עקספּערימענט ווערט גערופן אַ קאַלאָרימעטער. ניצנדיק אַ קאַלאָרימעטער, קענען מיר מעסטן די טעמפּעראַטור ענדערונג וואָס פּאַסירט בעת אַ רעאַקציע, וואָס קען דאַן ווערן קאָנווערטירט אין אַ ענדערונג אין ענטהאַלפּיע.
העס'ס געזעץ
העס'ס געזעץ זאגט אז די גאנצע ענטהאלפי ענדערונג פון א כעמישע רעאקציע איז אומאפהענגיק פון דעם וועג וואס זי נעמט, אבער עס ווענדט זיך נאר אויף די אנפאנג און לעצטע צושטאנדן. דאס מיינט אז מיר קענען ניצן באקאנטע דאטן פון די פארשידענע שטאפלען פון א רעאקציע צו רעכענען די גאנצע ענטהאלפי ענדערונג. למשל, אויב א רעאקציע קען ווערן צעטיילט אין עטליכע קלענערע טריט מיט באקאנטע ענטהאלפי ענדערונגען, קענען מיר צוזאמענרעכענען די ענטהאלפיעס פון יעדן טריט צו געפינען די גאנצע ענטהאלפי ענדערונג.
העס'ס געזעץ קען אויסגעדריקט ווערן אין א פשוטער פארמל:
[\Delta H_{\text{total}} = \sum \Delta H_{\text{reaction}}]
אַפּליקאַציעס פון ענטהאַלפּי אין אינדוסטריע
די קאנצעפטן פון ענטהאלפי און ענטהאלפי ענדערונגען זענען קריטיש אין פארשידענע אינדוסטריעס, ספעציעל די וואס זענען פארבונדן מיט ענערגיע און כעמיקאלן. עטלעכע וויכטיגע אנווענדונגען זענען:
ענערגיע אינדוסטריע
אין דער ענערגיע פּראָדוקציע אינדוסטריע, צי פאַסילע ברענשטאָפֿן, נוקלעאַרע ענערגיע, צי רינואַבאַל ענערגיע, איז סיסטעם עפעקטיווקייט שטאַרק אָפענגיק אויף ענטהאַלפּיע. למשל, אין אַ דאַמף קראַפטווערק, ווערט טערמאָדינאַמישע עפעקטיווקייט באַשטימט דורך דעם ענטהאַלפּיע חילוק צווישן דעם אַרייַנגאַנג (געוויינטלעך פליסיק וואַסער) און דעם אַרויסגאַנג (איבערגעהייצטער דאַמף). אָפּטימיזירן דעם ענטהאַלפּיע ענדערונג קען פֿאַרבעסערן די אַלגעמיינע ענערגיע עפעקטיווקייט.
ינדוסטרי קימיאַ
אין דער כעמישער אינדוסטריע, איז פארשטיין ענטהאלפי ענדערונגען קריטיש וויכטיג פארן פלאנירן עפעקטיווע פראצעסן און קאנטראלירן עקזאטערמישע אדער ענדאטערמישע רעאקציעס. למשל, אין דער פראדוקציע פון אמאניאק דורך דעם האבער פראצעס, ווערן ענטהאלפי ענדערונגען גענוצט צו פארזאגן און קאנטראלירן רעאקציע באדינגונגען כדי צו דערגרייכן אפטימאלע פראדוקטן.
עסן און פארמאצעווטישע אינדוסטריע
אין די עסן און פארמאצעווטישע אינדוסטריעס, ווערן ענטהאלפי ענדערונגען גענוצט צו דיזיינען און אפטימיזירן פראצעסן ווי פאסטעריזאציע, סטעריליזאציע, און טריקענען. די פראצעסן פארלאנגען אפט שטרענגע טעמפעראטור קאנטראל צו פארזיכערן פראדוקט זיכערהייט און קוואליטעט, ממילא איז א גוט פארשטאנד פון ענטהאלפי ענדערונגען וויכטיג.
פאַל שטודיע: ענטהאַלפּי ענדערונג אין די האַבער פּראָצעס
דער האַבער פּראָצעס איז אַן אויסגעצייכנט בייַשפּיל פֿון ווי ענטהאַלפּיע ענדערונגען ווערן גענוצט אין דער כעמישער אינדוסטריע. דער פּראָצעס ווערט גענוצט צו פּראָדוצירן אַמאָניאַק (\(NH_3 \)) פֿון שטיקשטאָף (\(N_2 \)) און וואַסערשטאָף (\(H_2 \)).
די כעמישע רעאַקציעס וואָס פּאַסירן זענען:
[N₂ (g) + 3H₂ (g) ≥ 2NH₃ (g)]
די רעאַקציע איז עקזאָטהערמיש מיט אַ נאָרמאַלער ענטהאַלפּי ענדערונג פון בערך ΔH = -92.4, kJ/mol). וויסנדיק אַז די רעאַקציע באַפרייט ענערגיע, קענען כעמישע אינזשענירן דיזיינען דעם רעאַקטאָר צו רעגולירן די היץ וואָס איז באַפרייט און מאַקסאַמיזירן די אַמאָניאַק פּראָדוקציע.
קעסימפּולאַן
ענטהאַלפּיע און ענטהאַלפּיע ענדערונגען זענען יסודותדיקע קאָנצעפּטן אין טערמאָדינאַמיק און כעמיע וואָס העלפֿן אונדז פֿאַרשטיין און קאָנטראָלירן די ענערגיע אין אַ סיסטעם. פֿון פּשוטע כעמישע רעאַקציעס ביז קאָמפּליצירטע אינדוסטריעלע פּראָצעסן, שפּילן ענטהאַלפּיע ענדערונגען אַ וויכטיקע ראָלע אין ענערגיע עפֿעקטיווקייט און עפֿעקטיווקייט. דורך פֿאַרשטיין און אָנווענדן די קאָנצעפּטן, קענען מיר דיזיינען בעסערע, מער עפֿעקטיווע און מער ענווייראָנמענטאַלי פֿרײַנדלעכע פּראָצעסן אין אַ ברייטע קייט פֿון אינדוסטריעס.
