Enthalpie

Enthalpie ist ein Konzept, das in Wissenschaft und Technik verwendet wird, wenn Wärme und Arbeit berechnet werden müssen. Der Name kommt von dem griechischen Wort "enthalpos" (ενθαλπος), was "Wärme erzeugen" bedeutet. Die Idee und das Wort wurden 1909 von der niederländischen Wissenschaftlerin Heike Kamerlingh Onnes erfunden.

Wenn sich eine Substanz bei konstantem Druck verändert, sagt die Enthalpie aus, wie viel Wärme und Arbeit der Substanz hinzugefügt oder entzogen wurde.

Enthalpie ist ähnlich wie Energie, aber nicht dasselbe. Wenn eine Substanz wächst oder schrumpft, wird Energie verbraucht oder freigesetzt. Die Enthalpie ist für diese Energie verantwortlich. Aus diesem Grund berechnen Wissenschaftler oft die Änderung der Enthalpie und nicht die Änderung der Energie.

Betrachten Sie ein System mit einer festen Gasmenge. Jegliche Wärmeenergie, die in das System eintritt, wird dies tun:

1) Erhöhung der inneren Energie des Gases

oder

2) dazu führen, dass einige Arbeiten zur Erweiterung des Systems durchgeführt werden. Die geleistete Arbeit ist das Produkt von Druck und Volumen. Die Enthalpie berücksichtigt daher diese beiden Faktoren:

Enthalpie und chemische Reaktionen

Wenn eine chemische Reaktion stattfindet, kann eine Substanz wärmer oder kälter werden. Infolgedessen fließt Wärme zu den Dingen um sie herum oder von den Dingen um sie herum, bis ihre Temperatur wieder die gleiche ist. Wenn der Druck gleich bleibt, sagt diese Wärmemenge aus, wie stark sich die Enthalpie verändert hat.

Wenn beispielsweise Benzin im Freien verbrannt wird, wird durch das Benzin Wärme freigesetzt. Wenn wir annehmen, dass 100 Kilojoule Wärme freigesetzt werden, dann wird die Enthalpie des Benzins um 100 Kilojoule reduziert. Daher betrug die Enthalpieänderung für diese Reaktion ∆H = -100 kJ.

Wenn eine chemische Reaktion Wärme abgibt (Erwärmung der Umgebung), dann soll die Enthalpie der Reaktion abgenommen haben. Der Wert von ∆H ist negativ. Diese Art von Reaktion wird, wie das obige Beispiel, als exotherm bezeichnet.

Wenn eine chemische Reaktion Wärme absorbiert (die Umgebung kühlt), dann hat sich die Enthalpie der Reaktion erhöht. Der Wert von ∆H ist positiv. Man nennt dies eine endotherme Reaktion.

Fragen und Antworten

F: Was ist Enthalpie?

A: Enthalpie ist ein Konzept, das in Wissenschaft und Technik zur Berechnung von Wärme und Arbeit in einer Substanz verwendet wird.

F: Woher kommt der Name "Enthalpie"?

A: Der Name "Enthalpie" stammt von dem griechischen Wort "enthalpos" (ενθαλπος), was so viel bedeutet wie "Wärme hineinstecken".

F: Wer hat die Idee und das Wort "Enthalpie" erfunden?

A: Die niederländische Wissenschaftlerin Heike Kamerlingh Onnes erfand die Idee und das Wort "Enthalpie" im Jahr 1909.

F: Wie hängt die Enthalpie mit der Energie zusammen?

A: Enthalpie beschreibt die Energie, die verbraucht oder freigesetzt wird, wenn eine Substanz wächst oder schrumpft, aber sie ist nicht dasselbe wie Energie.

F: Warum berechnen Wissenschaftler oft die Änderung der Enthalpie und nicht die Änderung der Energie?

A: Wissenschaftler berechnen oft die Änderung der Enthalpie, weil sie die Energie berücksichtigt, die verbraucht oder freigesetzt wird, wenn eine Substanz ihre Größe ändert.

Q: Was passiert, wenn Wärmeenergie in ein System mit einer festen Menge Gas eintritt?

A: Wenn Wärmeenergie in ein System eintritt, das eine feste Menge Gas enthält, kann sie entweder die innere Energie des Gases erhöhen oder dazu führen, dass Arbeit verrichtet wird, um das System zu erweitern.

F: Wie werden bei der Enthalpie die Faktoren Druck und Volumen berücksichtigt?

A: Die Enthalpie berücksichtigt die Faktoren Druck und Volumen, indem sie die geleistete Arbeit berücksichtigt, die das Produkt aus Druck und Volumen ist.