פֿאַרשטיין ענטהאַלפּי און ענטראָפּי
אין כעמיע און טערמאדינאמיק, זענען ענטהאלפי און ענטראפי צוויי יסודות'דיגע קאנצעפטן קריטיש צו פארשטיין ווי ענערגיע סיסטעמען ארבעטן. זיי שפילן א קריטישע ראלע אין פארשידענע כעמישע רעאקציעס, פיזישע פראצעסן, און אפילו רינויעבארע ענערגיע טעכנאלאגיעס. דער ארטיקל וועט מסביר זיין ענטהאלפי און ענטראפי אין טיפקייט און ווי זיי ארבעטן צוזאמען אין פארשידענע קאנטעקסטן.
פֿאַרשטיין ענטהאַלפּי
דעפֿיניציע פֿון ענטהאַלפּי
ענטהאַלפּי איז אַ טערמאָדינאַמישע אייגנשאַפט געניצט צו מעסטן די גאַנצע סומע פון ענערגיע אין אַ סיסטעם, אַרייַנגערעכנט אינערלעכע ענערגיע און ענערגיע וואָס איז קאַנטיינד אין דער פאָרעם פון דרוק און באַנד. ענטהאַלפּי ווערט אָפט סימבאַליזירט מיטן אות \(H \) און ווערט געמאָסטן אין יוניץ פון דזשולס (J) אין דער אינטערנאַציאָנאַלער סיסטעם (SI).
מאטעמאטיש, קען מען דעפינירן ענטהאלפי אלס:
\[ H = U + PV \]
וואו \(U \) איז די אינערלעכע ענערגיע פון דער סיסטעם, \(P \) איז דער דרוק, און \(V \) איז דער פארנעם.
די פונקציע פון ענטהאלפּי אין כעמישע רעאַקציעס
אין דעם קאנטעקסט פון כעמישע רעאקציעס, ווייזט די ענטהאלפי ענדערונג (ΔH) צי א רעאקציע איז עקזאטערמיש (פרייגענדיג ענערגיע אין דער פארעם פון היץ) אדער ענדאטערמיש (אבזארבירנדיג ענערגיע). אויב ΔH איז נעגאטיוו, איז די רעאקציע עקזאטערמיש; אויב ΔH איז פאזיטיוו, איז די רעאקציע ענדאטערמיש.
למשל, ביים פארברענען פון א ברענשטאף ווי מעטאן (\(CH_4 \)):
\[ CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O + ענערגיע \]
די רעאַקציע באַפרייט ענערגיע, אַזוי עס האט אַ נעגאַטיווע (ΔH).
ענטהאַלפּי מעזשערמאַנט
עס איז וויכטיג צו געדענקען אז מיר קענען נישט מעסטן די אבסאלוטע ענטהאלפי פון א סיסטעם, אבער מיר קענען מעסטן די ענדערונג אין ענטהאלפי (ΔH). אין לאבאראטאריע עקספערימענטן, ווערן ענטהאלפי ענדערונגען אפט געמאסטן מיט קאלארימעטריע, דאס הייסט, דורך מעסטן די מאס היץ וואס ווערט באפרייט אדער אבזארבירט בעת א רעאקציע.
פֿאַרשטיין ענטראָפּיע
דעפֿיניציע פֿון ענטראָפּיע
ענטראָפּיע איז אַ מאָס פֿון דער אומאָרדענונג אָדער כאַאָס אין אַ סיסטעם. אין טערמאָדינאַמיק ווערט ענטראָפּיע אָפֿט סימבאָליזירט מיטן אות \(S \) און ווערט אויך געמאָסטן אין יוניטן פֿון דזשולס פּער קעלווין (J/K) אין דער אינטערנאַציאָנאַלער סיסטעם (SI). דער באַגריף פֿון ענטראָפּיע איז ערשט איינגעפֿירט געוואָרן דורך דעם דײַטשן פֿיזיקער רודאָלף קלאַוזיוס אין 19טן יאָרהונדערט.
ענטראָפּיע ווערט סימבאַליזירט דורך דער גלייכונג:
[\דעלטאַ S = \frac{q_{rev}}{T} \]
וואו ΔS איז די ענדערונג אין ענטראָפּיע, q_{rev} איז די היץ וואָס ווערט טראַנספערירט אין דעם ריווערסאַבאַלן פּראָצעס, און T איז די אַבסאָלוטע טעמפּעראַטור.
דער פּרינציפּ פֿון ענטראָפּיע אין טערמאָדינאַמיק
איינע פון די יסודות'דיגע פרינציפן פון טערמאדינאמיק איז אז די אוניווערס טענדירט צו פארגרעסערן ענטראפיע. מיט אנדערע ווערטער, נאטירלעכע פראצעסן רירן זיך שטענדיג צו פארגרעסערן כאאס אדער אומארדנונג. דער פרינציפ איז באקאנט אלס דער צווייטער געזעץ פון טערמאדינאמיק.
ענטראָפּיע אין כעמישע רעאַקציעס
אין קאנטעקסט פון כעמישע רעאקציעס, זאגט אונז די ענדערונג אין ענטראפיע (ΔS) צי די פראדוקטן פון א רעאקציע זענען מער ארדנט אדער אומארדנט אין פארגלייך מיט די רעאקטאנטן. אויב ΔS איז פאזיטיוו, זענען די פראדוקטן מער אומארדנט; אויב ΔS איז נעגאטיוו, זענען די פראדוקטן מער ארדנט.
א געוויינטלעכער ביישפּיל גענוצט צו אילוסטרירן דעם באַגריף איז די מישונג פון צוויי גאַזן. ווען צוויי גאַזן ווערן געמישט, וואַקסט די גאַנצע ענטראָפּיע פון דער סיסטעם ווייל די גאַז מאָלעקולן ווערן מער צעשפּרייט און נישט כאַאָטיש.
אינטעראקציע צווישן ענטהאלפּי און ענטראָפּיע: גיבס פונקציע
כדי צו פֿאַרשטיין מער דעטאַלירט ווי ענטהאַלפּיע און ענטראָפּיע צוזאַמען ווירקן אויף כעמישע רעאַקציעס און טערמאָדינאַמישע פּראָצעסן, מוזן מיר קוקן אויף דער גיבס פֿונקציע אָדער גיבס פֿרײַער ענערגיע, וואָס ווערט באַצייכנט מיט \(G \).
גיבס פרייע ענערגיע איז דעפינירט ווי:
\[ ג = ה – טס \]
וואו H איז די ענטהאלפּיע, T איז די אַבסאָלוטע טעמפּעראַטור, און S איז די ענטראָפּיע.
די גיבס פרייע ענערגיע ענדערונג (ΔG) גיט אן אנווייזונג פון דער ספאנטאניטעט פון א פראצעס אדער רעאקציע. אויב ΔG איז נעגאטיוו, וועט דער פראצעס פארקומען ספאנטאניש. אויב ΔG איז פאזיטיוו, וועט דער פראצעס נישט פארקומען ספאנטאניש. אויב ΔG איז נול, איז די סיסטעם אין גלייכגעוויכט.
מוסטער פאַל
לאָמיר באַטראַכטן דעם פּראָצעס פון צעשמעלצן אייז אין וואַסער ביי 0°C (273.15 K):
\[ H_2O_{(s)} \rightarrow H_2O_{(l)} \]
אין דעם פּראָצעס איז דאָ אַן ענטהאַלפּיע ענדערונג (ΔH) ווייל עס נעמט ענערגיע צו צעברעכן די בינדונגען אין דעם אייז. עס איז אויך דאָ אַן ענטראָפּיע ענדערונג (ΔS) ווייל פליסיק וואַסער איז מער אומאָרדענטלעך ווי אייז.
די ענטהאלפּי ענדערונג פֿאַר צעשמעלצן אייז איז אַרום +6.01 קדזש/מאָל, און די ענטראָפּי ענדערונג איז אַרום +22.0 דזש/ק·מאָל. מיר קענען רעכענען ΔG צו געפֿינען די ספּאָנטאַנעיטעט פֿון דעם פּראָצעס:
[\DeltaG = \DeltaH – T \DeltaS \]
ביי 0°C (273.15 K):
[דעלטאַ ג = 6010 – 273.15 מאָל 22]
[ΔG = 6010 – 6009.3 \אומגעפער 0.7 \דזשול/מאָל}]
זינט ΔG איז נאָענט צו נול, ווײַזט דאָס אָן אַז דער פּראָצעס פֿון צעשמעלצן אייז בײַ 0°C איז אין גלייכגעוויכט.
באַטייַט אין וואָכעדיק לעבן
פֿאַרשטיין ענטהאַלפּיע און ענטראָפּיע איז קריטיש אין פֿאַרשידענע אַספּעקטן פֿון מענטשלעכן לעבן, פֿון טעכנאָלאָגיע ביז געזונטהייט וויסנשאַפֿט. למשל, אין דער עסן אינדוסטריע, קאָכן און סטאָרידזש פּראָצעסן אָפֿט אַרייַננעמען קאָנטראָלירן ענטהאַלפּיע און ענטראָפּיע ענדערונגען צו האַלטן עסן קוואַליטעט. אין רינואַבאַל ענערגיע טעקנאַלאַדזשיז, אַזאַ ווי זונ - סעלז און באַטעריעס, טערמאָדינאַמיש אַנאַליסיס העלפּס פֿאַרבעסערן עפעקטיווקייַט און רילייאַבילאַטי.
דערצו, אין אן אומגעבונג קאנטעקסט, קענען די פרינציפן פון ענטהאלפי און ענטראפי גענוצט ווערן צו פארשטיין נאטירלעכע פראצעסן ווי דער וואסער ציקל, פאטאסינטעז, און קלימאט ענדערונג. דאס וויסן העלפט אויך אין דיזיינען טעכנאלאגיעס און סטראטעגיעס צו פארמינדערן נעגאטיווע אומגעבונג אימפאקטן.
קעסימפּולאַן
ענטהאַלפּיע און ענטראָפּיע זענען צוויי פֿאַרבונדענע טערמאָדינאַמישע קאָנצעפּטן וואָס זענען קריטיש פֿאַר פֿאַרשטיין פֿאַרשידענע כעמישע און פֿיזישע פּראָצעסן. ענטהאַלפּיע באַציט זיך צו דער גאַנצער ענערגיע פֿון אַ סיסטעם, בשעת ענטראָפּיע שפּיגלט אָפּ דעם גראַד פֿון אומאָרדענונג אָדער אומאָרדענונג. די אינטעראַקציע צווישן ענטהאַלפּיע און ענטראָפּיע, ווי געמאָסטן דורך דער גיבס פֿונקציע, גיט וויכטיקע איינזיכטן אין דער ספּאָנטאַנעיטעט און גלייכגעוויכט פֿון טערמאָדינאַמישע פּראָצעסן. פֿאַרשטיין די קאָנצעפּטן איז נישט בלויז וויכטיק אין טעאָריע, נאָר האָט אויך פּראַקטישע אַפּליקאַציעס אין טעכנאָלאָגיע, אינדוסטריע און וואָכעדיק לעבן.
