Entalpía

A entalpía, (simbolizada como H, tamén referida como entalpía absoluta ou cantidade de calor) é unha magnitude física definida no ámbito da termodinámica clásica de forma que esta mide a máxima enerxía dun sistema termodinámico teoricamente pasible de ser removida deste en forma de calor. É particularmente útil na comprensión e descrición de procesos isobáricos ^[1]: a presión constante, as variación de entalpía encóntranse directamente asociadas ás enerxías recibidas polo sistema en forma de calor, estas facilmente cuantificables con calorímetros.

Conforme definida, a entalpia engloba en si non só a enerxía interna do sistema, senón tamén a enerxía almacenada no conxunto sistema-ambiente (arredores), que, absorbida polo sistema vía traballo, realizado pola contorna sobre este en procesos termodinámicos que implican a diminución do seu volume, tamén integra unha parcela de enerxía pasible de ser extraída en forma de calor a partir do referido sistema. A entalpía mide pois a totalidade de enerxía dalgunha maneira atrelada ao sistema - incluíndose nesta non só a enerxía encerrada no sistema, senón tamén a enerxía ligada co sistema en virtude das relacións que este establece coa súa veciñanza.

De acordo co dito, a entalpía é a suma da enerxía interna da materia, e o produto do seu volume multiplicado pola presión. A entalpía é unha función de estado cuantificable, aínda que a entalpía total dun sistema non pode ser medida directamente, en cambio a variación de entalpía dun sistema si pode ser medida.

Ecuacións

A entalpía defínese mediante a seguinte ecuación:

${\displaystyle H=U+PV\,\!}$

Onde:

• U é a enerxía interna.

• P é a presión do sistema.

• V é o volume do sistema.

A entalpía total dun sistema non pode ser medida directamente; a variación de entalpía dun sistema si que pode ser medida en cambio. A variación de entalpía defínese mediante a seguinte ecuación:

${\displaystyle \Delta H=H_{final}-H_{inicial}\,\!}$

• ΔH é a variación de entalpía.

• H_final é a entalpía final do sistema. Nunha reacción química, H_final é a entalpía dos produtos.

• H_inicial é a entalpía inicial do sistema. Nunha reacción química, H_inicial é a entalpía dos reactivos.

A maior utilidade da entalpía obtense cando se analizan reaccións que incrementan o volume do sistema cando a presión se mantén constante, provocando que se realice un traballo mecánico sobre a contorna e unha perda de enerxía. E inversamente en reaccións que causan unha redución no volume debido a que a contorna realiza un traballo sobre o sistema e prodúcese un incremento na enerxía interna do sistema.

Neste caso, a variación de entalpía pódese expresar do seguinte modo:

DH = DU + P DV

Onde D pode indicar unha variación infinitesimal (a miúdo denotada como "d") ou unha diferenza finita (a miúdo denotada como "Δ"). Sen importar se a presión externa é constante, a variación infinitesimal da entalpía obedece a:

dH = T dS + V dP

a condición de que o único traballo realizado sexa a través dun cambio de volume. Posto que a expresión T dS sempre representa unha transferencia de calor, ten sentido tratar a entalpía como unha medida da calor total do sistema, a condición de que a presión se manteña constante; isto explica a expresión “contido de calor”.

A entalpía é a cantidade de calor que cede ou gaña unha substancia cando o proceso ten lugar a presión constante.

Para unha reacción exotérmica a presión constante, o sistema cede calor e a variación de entalpía do sistema, ΔH, é menor que cero. De xeito similar, para unha reacción endotérmica, o sistema absorbe calor e a variación de entalpía do sistema, ΔH, é maior que cero.

Entalpía estándar ou normal

A variación da entalpía estándar da reacción (denotada como Hº) é a variación de entalpía que ocorre nun sistema cando unha unidade equivalente de materia transfórmase mediante unha reacción química baixo condicións estándar.

Unha variación da entalpía estándar común é a variación da entalpía estándar de formación, que foi determinada para unha gran cantidade de substancias. A variación de entalpía de calquera reacción baixo non importa que condicións pódese calcular, obténdose a variación de entalpía de formación de todos os reactivos e produtos. Outras reaccións con variacións de entalpía estándar son a combustión (variación da entalpía estándar de combustión) e a neutralización (variación da entalpía estándar de neutralización).

Notas

1. Asúmese o sistema en equilibrio mecánico coa contorna, é dicir, que as presións do sistema e da contorna son iguais.