Entalpia vs energia interna
Para fins de estudo em química, dividimos o universo em dois como sistema e ambiente. A qualquer momento, o que nos interessa é o sistema e o resto está ao redor. Entalpia e energia interna são dois conceitos relacionados à primeira lei da termodinâmica e descrevem as reações que ocorrem em um sistema e ao seu redor.
O que é entalpia?
Quando uma reação ocorre, ela pode absorver ou desenvolver calor e, se a reação for realizada a pressão constante, esse calor é chamado de entalpia da reação. A entalpia de moléculas não pode ser medida. Portanto, a mudança na entalpia durante uma reação é medida. A mudança de entalpia (∆H) para uma reação em uma dada temperatura e pressão é obtida subtraindo a entalpia dos reagentes da entalpia dos produtos. Se este valor for negativo, a reação é exotérmica. Se o valor for positivo, a reação é considerada endotérmica. A mudança na entalpia entre qualquer par de reagentes e produtos é independente do caminho entre eles. Além disso, a alteração da entalpia depende da fase dos reagentes. Por exemplo, quando os gases oxigênio e hidrogênio reagem para produzir vapor d'água, a mudança de entalpia é de -483,7 kJ. Contudo,quando os mesmos reagentes reagem para produzir água líquida, a alteração da entalpia é de -571,5 kJ.
2H 2 (g) + O 2 (g) → 2H 2 O (g); ∆H = -483,7 kJ
2H 2 (g) + O 2 (g) → 2H 2 O (l); ∆H = -571,7 kJ
O que é energia interna?
Calor e trabalho são duas maneiras de transferir energia. Nos processos mecânicos, a energia pode ser transferida de um lugar para outro, mas a quantidade total de energia é conservada. Nas transformações químicas, um princípio semelhante se aplica. Considere uma reação como a combustão do metano.
CH 4 + 2 O 2 → CO 2 + 2 H 2 O
Se a reação ocorre em um recipiente lacrado, tudo o que acontece é que o calor é liberado. Poderíamos usar essa enzima liberada para fazer trabalho mecânico, como fazer funcionar uma turbina ou máquina a vapor, etc. Há um número infinito de maneiras pelas quais a energia produzida pela reação pode ser dividida entre calor e trabalho. Porém, verifica-se que a soma do calor evoluído e do trabalho mecânico realizado é sempre uma constante. Isso leva à ideia de que, ao passar dos reagentes aos produtos, existe uma propriedade chamada energia interna (U). A mudança de energia interna é denotada como ∆U.
∆U = q + w; onde q é o calor ew é o trabalho realizado
A energia interna é chamada de função de estado, pois seu valor depende do estado do sistema e não de como o sistema chegou a esse estado. Ou seja, a mudança em U, ao passar do estado inicial “i” para o estado final “f”, depende apenas dos valores de U nos estados inicial e final.
∆U = U f - U i
De acordo com a primeira lei da termodinâmica, a variação da energia interna de um sistema isolado é zero. O universo é um sistema isolado; portanto, ∆U para o universo é zero.
Qual é a diferença entre entalpia e energia interna?
• A entalpia pode ser apresentada na seguinte equação, onde U é a energia interna, p é a pressão e V é o volume do sistema.
H = U + pV
• Portanto, a energia interna está dentro do termo entalpia. A entalpia é dada como,
∆U = q + w
