ההבדל העיקרי בין אנטלפיה לחום הוא שאנתלפיה היא כמות החום המועברת במהלך תגובה כימית בלחץ קבוע ואילו חום הוא סוג של אנרגיה.
למטרות לימוד בכימיה, אנו מחלקים את היקום לשניים: מערכת וסביב. המערכת היא נושא החקירה שלנו בעוד השאר הוא הסובב. חום ואנתלפיה הם שני מונחים המתארים את זרימת האנרגיה ותכונותיה של מערכת.
מהי אנתלפיה?
בתרמודינמיקה, האנרגיה הכוללת של מערכת היא האנרגיה הפנימית. אנרגיה פנימית מציינת את סך האנרגיה הקינטית והפוטנציאלית של מולקולות במערכת.ניתן לשנות את האנרגיה הפנימית של מערכת על ידי ביצוע עבודה על המערכת או חימום שלה. עם זאת, השינוי באנרגיה הפנימית אינו שווה לאנרגיה שעוברת כחום כאשר המערכת מסוגלת לשנות את נפחה.
אנטלפיה היא תכונה תרמודינמית ונוכל לסמן אותה ב-H. הקשר המתמטי למונח זה הוא כדלקמן:
H=U + PV
כאן, H היא אנטלפיה ו-U היא האנרגיה הפנימית, P הוא הלחץ ו-V הוא נפח המערכת. משוואה זו מראה שהאנרגיה המסופקת כחום בלחץ קבוע שווה לשינוי באנתלפיה. המונח pV אחראי על האנרגיה הנדרשת על ידי המערכת כדי לשנות נפח כנגד הלחץ הקבוע. לכן, אנטלפיה היא בעצם החום של תגובה בלחץ קבוע.
איור 01: שינויים באנתלפיה לשינויים בשלבים של חומר
יתרה מכך, שינוי האנטלפיה (∆H) עבור תגובה בטמפרטורה ולחץ נתונים מתקבלים על ידי הפחתת האנטלפיה של מגיבים מהאנטלפיה של מוצרים. אם ערך זה שלילי, הרי שהתגובה היא אקסותרמית. אם הערך חיובי, אומרים שהתגובה היא אנדותרמית. השינוי באנתלפיה בין כל זוג מגיבים ומוצרים אינו תלוי בנתיב ביניהם. יתר על כן, שינוי האנתלפיה תלוי בשלב של המגיבים. לדוגמה, כאשר גזי חמצן ומימן מגיבים לייצור אדי מים, השינוי באנתלפיה הוא -483.7 קילו-ג'יי. אבל, כאשר אותם מגיבים מגיבים לייצור מים נוזליים, השינוי באנתלפיה הוא -571.5 kJ.
מה זה חום?
היכולת של מערכת לבצע עבודה היא האנרגיה של אותה מערכת. אנחנו יכולים לעשות עבודה על המערכת או שהמערכת יכולה לעשות עבודה, מה שמוביל להגדלה או הפחתה של האנרגיה של המערכת בהתאם.ניתן לשנות את האנרגיה של מערכת, לא רק על ידי העבודה עצמה, גם באמצעים אחרים. כאשר האנרגיה של מערכת משתנה כתוצאה מהפרש טמפרטורה בין המערכת לסביבתה, אנו מתייחסים לאותה אנרגיה המועברת כחום (q); כלומר, אנרגיה הועברה כחום.
העברת חום מתבצעת מטמפרטורה גבוהה לטמפרטורה נמוכה, שהיא לפי שיפוע טמפרטורה. יתרה מכך, תהליך זה נמשך עד שהטמפרטורה בין המערכת לסביבה מגיעה לאותה רמה. ישנם שני סוגים של תהליכי העברת חום. הם תהליכים אנדותרמיים ותהליכים אקסותרמיים. תהליך אנדותרמי הוא תהליך שבו אנרגיה נכנסת למערכת מהסביבה כחום בעוד שתהליך אקסותרמי הוא תהליך שבו חום מועבר מהמערכת לסביבה כחום.
מה ההבדל בין אנתלפיה לחום?
ברוב הפעמים, אנו משתמשים במונחים אנטלפיה וחום לסירוגין, אבל יש הבדל קל בין התלהבות לחום. ההבדל העיקרי בין אנטלפיה לחום הוא שאנתלפיה מתארת את כמות החום המועברת במהלך תגובה כימית בלחץ קבוע ואילו חום הוא סוג של אנרגיה. יתר על כן, אנתלפיה היא פונקציה של המצב, בעוד שחום אינו שכן, מכיוון שחום אינו תכונה מהותית של מערכת. בנוסף, איננו יכולים למדוד אנתלפיה ישירות, ולכן עלינו לחשב אותה באמצעות משוואות; עם זאת, אנו יכולים למדוד חום ישירות כשינוי טמפרטורה.
סיכום – אנתלפיה מול חום
לרוב אנו משתמשים במונחים אנטלפיה וחום לסירוגין, אבל יש הבדל קל: אנתלפיה וחום הוא שהאנטלפיה מתארת את כמות החום המועברת במהלך תגובה כימית בלחץ קבוע בעוד שחום הוא סוג של אנרגיה.
