Avainero entalpian ja entropian välillä on se, että entalpia on jatkuvassa paineessa tapahtuvaa lämmönsiirtoa, kun taas entropia antaa käsityksen järjestelmän satunnaisuudesta.
Kemian opiskelua varten jaamme maailmankaikkeuden kahteen osaan järjestelmänä ja ympäristönä. Joka ajankohtana se osa, jota aiomme tutkia, on järjestelmä, ja loput ympäröivät. Entalpia ja entropia ovat kaksi termiä, jotka kuvaavat järjestelmässä ja ympäristössä tapahtuvia reaktioita. Sekä entalpia että entropia ovat termodynaamisia tilafunktioita.
Mikä on entalpia?
Kun reaktio tapahtuu, se voi absorboida tai kehittää lämpöä, ja jos suoritamme reaktion vakiopaineessa, kutsumme sitä reaktion entalpiaksi. Emme kuitenkaan voi mitata molekyylien entalpiaa. Siksi meidän on mitattava entalpian muutos reaktion aikana. Voimme saada entalpiamuutoksen (∆H) reaktiolle tietyssä lämpötilassa ja paineessa vähentämällä reaktanttien entalpiaa tuotteiden entalpiasta. Jos tämä arvo on negatiivinen, reaktio on eksoterminen. Jos arvo on positiivinen, reaktio on endoterminen.
Kuva 01: Entalpian muutoksen ja vaihemuutoksen välinen suhde
Entalpian muutos minkä tahansa reagenssiparin ja tuotteen välillä on riippumaton niiden välisestä reitistä. Lisäksi entalpian muutos riippuu reagoivien aineiden faasista. Esimerkiksi kun happi- ja vetykaasut reagoivat muodostaen vesihöyryä, entalpian muutos on -483,7 kJ. Kuitenkin, kun samat lähtöaineet reagoivat tuottaen nestemäistä vettä, entalpian muutos on -571.5 kJ.
2H2 (g) +O2 (g) → 2H2O (g); ∆H=-483,7 kJ
2H2 (g) +O2 (g) → 2H2O (l); ∆H=-571,7 kJ
Mikä on entropia?
Jotkut asiat tapahtuvat spontaanisti, toiset eivät. Esimerkiksi lämpöä virtaa kuumasta kappaleesta viileämpään, mutta päinvastaista ei voida havaita, vaikka se ei riko energiansäästösääntöä. Kun muutos tapahtuu, kokonaisenergia pysyy vakiona, mutta jakautuu eri tavalla. Voimme määrittää muutoksen suunnan energian jakautumisen perusteella. Muutos on spontaani, jos se johtaa suurempaan satunnaisuuteen ja kaaokseen koko maailmankaikkeudessa. Voimme mitata kaaoksen, satunnaisuuden tai energian hajoamisen asteen tilafunktiolla; annamme sille nimen entropiaksi.
Kuva 02: Kaavio, joka esittää entropian muutosta lämmönsiirrolla
Termodynamiikan toinen pääsääntö liittyy entropiaan, ja se sanoo: "universumin entropia kasvaa spontaanissa prosessissa." Entropia ja tuotetun lämmön määrä liittyvät toisiinsa sen mukaan, kuinka paljon järjestelmä käytti energiaa. Itse asiassa tietyn lämpömäärän q aiheuttaman entropian muutoksen tai ylimääräisen häiriön määrä riippuu lämpötilasta. Jos on jo erittäin kuuma, ei pieni ylimääräinen lämpö lisää häiriöitä, mutta jos lämpötila on hyvin alhainen, sama lämpö lisää häiriöitä dramaattisesti. Siksi voimme kirjoittaa sen seuraavasti: (jossa ds muuttuu entropiassa, dq muuttuu lämmössä ja T on lämpötila.
ds=dq/T
Mitä eroa on entalpialla ja entropialla?
Entalpia ja entropia ovat kaksi toisiinsa liittyvää termiä termodynamiikassa. avainero entalpian ja entropian välillä on se entalpia on, että lämmönsiirto tapahtuu vakiopaineessa, kun taas entropia antaa käsityksen järjestelmän satunnaisuudesta. Lisäksi entalpia liittyy termodynamiikan ensimmäiseen pääsääntöön, kun taas entropia liittyy termodynamiikan toiseen pääsääntöön. Toinen tärkeä ero entalpian ja entropian välillä on se, että voimme käyttää entalpiaa mittaamaan järjestelmän energian muutosta reaktion jälkeen, kun taas voimme käyttää entropiaa mittaamaan järjestelmän epäjärjestystä reaktion jälkeen.
Yhteenveto – entalpia vs entropia
Entalpia ja entropia ovat termodynaamisia termejä, joita käytämme usein kemiallisissa reaktioissa. avainero entalpian ja entropian välillä on, että entalpia on lämmönsiirto, joka tapahtuu vakiopaineessa, kun taas entropia antaa käsityksen järjestelmän satunnaisuudesta.
