Qu'est-ce que l'enthalpie ?
L'enthalpie est la quantité de chaleur qu'un système thermodynamique dégage ou absorbe de l'environnement qui l'entoure lorsqu'il est à pression constante, en comprenant par système thermodynamique tout objet.
En physique et chimie, l'enthalpie est une grandeur thermodynamique dont l'unité de mesure est le Joules (J) et est représenté par la lettre H.
La formule pour calculer l'enthalpie est :
H = E + PV
Où:
- H est l'enthalpie.
- E est l'énergie du système thermodynamique.
- P est la pression du système thermodynamique.
- V est le volume.
Dans cette formule, le produit de la pression multiplié par le volume (PV) est égal au travail mécanique appliqué au système.
Donc, l'enthalpie est égale à l'énergie d'un système thermodynamique plus le travail mécanique qui lui est appliqué.
Cependant, l'enthalpie d'un système ne peut être mesurée qu'au moment où se produit un changement d'énergie. La variation, représentée par le signe , donne lieu à une nouvelle formule :
H = ∆E + P∆V
Cela signifie que le changement d'enthalpie (∆H) est égal au changement d'énergie (∆E) plus le travail mécanique appliqué au système (P∆V).
L'enthalpie vient du grec enthálpō, ce qui signifie ajouter ou ajouter de la chaleur. Le terme a été inventé pour la première fois par le physicien néerlandais Heike Kamerlingh Onnes, lauréat du prix Nobel de physique en 1913.
Types d'enthalpie
Il existe plusieurs types d'enthalpie selon les substances et les processus impliqués. Lorsque le processus implique la libération d'énergie, il s'agit d'une réaction exothermique, tandis que la capture d'énergie signifie qu'il s'agit d'une réaction endothermique.
Sur la base de ce qui précède, les enthalpies sont classées en :
Enthalpie de formation
C'est l'énergie qui est nécessaire pour former une mole d'une substance à partir des éléments qui la composent. Rappelons que la taupe est l'unité de mesure de la substance équivalente à 6,023x1023 atomes ou molécules.
Un exemple d'enthalpie de formation est l'union de l'oxygène (O) et de l'hydrogène (H) pour former de l'eau (H2O), dont la variation d'énergie ou d'enthalpie (ΔH) est de -285 820 KJ/mol.
Enthalpie de réaction
C'est l'énergie libérée par une réaction chimique sous pression constante.
Un exemple d'enthalpie de réaction est la formation de méthane (CH4) à partir de l'union du carbone (C) et de l'hydrogène (H) :
C + 2H2 → CH4
Voir aussi Réaction chimique.
Enthalpie de solution
Il fait référence à la quantité de chaleur cédée ou absorbée par une substance lorsqu'elle se dissout dans une solution aqueuse.
Un exemple d'enthalpie de solution est ce qui se passe lors de la dissolution d'acide sulfurique (H2SW4) dans l'eau (H2OU ALORS). La quantité d'énergie libérée par l'acide est si élevée que c'est une solution qui doit être utilisée avec certaines mesures de sécurité.
Enthalpie de neutralisation
C'est l'énergie qui est captée ou libérée lorsqu'un acide et une base se mélangent, se neutralisant.
Un exemple d'enthalpie de neutralisation c'est quand on mélange de l'acide acétique (CH₃COOH) avec du bicarbonate (NaHCO₃).
Voir aussi Acides et bases.
Enthalpie de combustion
C'est l'énergie libérée lorsqu'une mole de substance organique réagit avec l'oxygène de l'air et libère du dioxyde de carbone (CO2).
Un exemple d'enthalpie de combustion est celui généré par le gaz propane (C3H8), qui libère de l'énergie utilisée comme combustible domestique :
C3H8 + 5O2 → 3CO2+ 4H2OU ALORS
Gratuit 2 044 x 103 KJ / mol
Le changement d'enthalpie (ΔH) = -2,044x10 3 KJ / mol
Voir aussi Combustion.
Enthalpie de désintégration
C'est la quantité de chaleur ou d'énergie qui est libérée lorsqu'une mole de substance se décompose en éléments plus simples.
Un exemple d'enthalpie de décomposition est lorsque le peroxyde d'hydrogène ou le peroxyde d'hydrogène se décompose pour former de l'eau et de l'oxygène :
2H2OU ALORS2→ 2H2O + O2
96,5KJ/mol sont libérés
Le changement d'enthalpie (ΔH) = 96,5KJ / mol
Enthalpie de dissolution
Il fait référence à la quantité de chaleur ou d'énergie qu'une substance capte ou abandonne lorsque plus d'eau est ajoutée à la solution.
Un exemple d'enthalpie de dissolution C'est quand on ajoute du détergent en poudre à l'eau.
Voir aussi Solution chimique.
Enthalpie de changement de phase
Il fait référence à l'échange d'énergie qui se produit lorsqu'un élément change d'état (solide, liquide ou gazeux). En ce sens on a :
- Enthalpie de fusion: le changement d'enthalpie lors du passage de l'état solide à l'état liquide
- Enthalpie de sublimation: la variation d'enthalpie lors du passage du solide au gaz.
- Enthalpie d'évaporation: le passage du liquide au gaz.
Un exemple d'enthalpie à changement de phase C'est ce qui se passe dans le cycle de l'eau, car en passant d'un état liquide à un état gazeux ou solide (ou l'une de leurs combinaisons possibles), l'eau libère ou absorbe de l'énergie. Dans ce cas, la variation d'énergie lors du passage de l'eau de liquide à gazeux à 100°C est égale à 40,66 KJ/mol.
Voir également:
- Réaction endothermique.
- Réaction exothermique.
A quoi sert l'enthalpie
L'enthalpie est utilisée pour mesurer avec précision les variations d'énergie qui se produisent dans un système, soit au moment de prendre ou de libérer de l'énergie dans l'environnement.
L'enthalpie est un concept complexe en thermodynamique qui est rarement utilisé dans la vie de tous les jours, car on ne calcule pas l'énergie nécessaire pour chauffer l'eau du thé par exemple. Cependant, il est possible de comprendre comment cela fonctionne avec un exemple de tous les jours.
Lorsque l'on fait bouillir de l'eau, sa température monte progressivement jusqu'à atteindre le point d'ébullition (100°C). Dans ce cas, on parle d'enthalpie négative, puisque le système thermodynamique a dû puiser de l'énergie dans l'environnement pour augmenter sa température.
En revanche, lorsque l'on laisse refroidir un peu cette même eau après avoir été bouillie, sa température commence à baisser progressivement sans intervention extérieure. Dans ce cas, il s'agit d'une enthalpie positive, car de l'énergie est libérée dans l'environnement.
Enthalpie et entropie
L'entropie est une quantité physique qui mesure la quantité d'énergie dans un système qui n'est pas disponible. En calculant cette grandeur, il est possible de connaître le degré de désordre ou de chaos dans la structure d'un système.
La relation entre l'enthalpie et l'entropie est donnée par l'équilibre du système. A plus faible enthalpie (échange d'énergie), le système tend à l'équilibre; mais en même temps l'entropie augmente, car il y a une plus grande possibilité de chaos dans le système.
Pour sa part, une entropie minimale implique un niveau de chaos inférieur et donc, l'échange d'énergie (enthalpie) sera plus important.
