Entalpia vs Energia Interna
Para fins de estudo em química, dividimos o universo em dois como sistema e ambiente. A qualquer momento, a parte que nos interessa é o sistema, e o resto é o entorno. Entalpia e energia interna são dois conceitos relacionados à primeira lei da termodinâmica, e descrevem as reações que ocorrem em um sistema e sua vizinhança.
O que é entalpia?
Quando uma reação ocorre, ela pode absorver ou liberar calor, e se a reação for realizada a pressão constante, esse calor é chamado de entalpia da reação. A entalpia das moléculas não pode ser medida. Portanto, a mudança na entalpia durante uma reação é medida. A variação 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, então a reação é exotérmica. Se o valor for positivo, diz-se que a reação é endotérmica. A mudança na entalpia entre qualquer par de reagentes e produtos é independente do caminho entre eles. Além disso, a variação de entalpia depende da fase dos reagentes. Por exemplo, quando os gases oxigênio e hidrogênio reagem para produzir vapor de água, a variação de entalpia é de -483,7 kJ. No entanto, quando os mesmos reagentes reagem para produzir água líquida, a variação de entalpia é -571,5 kJ.
2H2 (g) +O2 (g) → 2H2O (g); ∆H=-483,7 kJ
2H2 (g) +O2 (g) → 2H2O (eu); ∆H=-571,7 kJ
O que é energia interna?
Calor e trabalho são duas formas de transferência de 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, aplica-se um princípio semelhante. Considere uma reação como a combustão do metano.
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H 2O
Se a reação ocorrer 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. No entanto, verifica-se que a soma do calor desenvolvido e do trabalho mecânico realizado é sempre uma constante. Isso leva à ideia de que, ao passar de reagentes a produtos, existe uma propriedade chamada energia interna (U). A variação da energia interna é denotada como ∆U.
∆U=q + w; onde q é o calor e w 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 de U, ao passar do estado inicial “i” para o estado final “f”, depende apenas dos valores de U nos estados inicial e final.
∆U=Uf – Ui
De acordo com a primeira lei da termodinâmica, a variação de 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 de entalpia. A entalpia é dada como, ∆U=q + w
