Der Hauptunterschied zwischen Enthalpie und Wärme besteht darin, dass Enthalpie die Wärmemenge ist, die während einer chemischen Reaktion bei konstantem Druck übertragen wird, während Wärme eine Form von Energie ist.
Für Studienzwecke in Chemie teilen wir das Universum in zwei Teile: ein System und eine Umgebung. Das System ist der Gegenstand unserer Untersuchung, während der Rest die Umgebung ist. Wärme und Enthalpie sind zwei Begriffe, die den Energiefluss und die Eigenschaften eines Systems beschreiben.
Was ist Enthalpie?
In der Thermodynamik ist die Gesamtenergie eines Systems die innere Energie. Die innere Energie gibt die gesamte kinetische und potentielle Energie der Moleküle im System an. Die innere Energie eines Systems kann entweder durch Arbeit am System oder durch Erhitzen verändert werden. Die Änderung der inneren Energie ist jedoch nicht gleich der Energie, die als Wärme übertragen wird, wenn das System sein Volumen ändern kann.
Enthalpie ist eine thermodynamische Größe und wir können sie mit H bezeichnen. Die mathematische Beziehung für diesen Begriff ist wie folgt:
H=U + PV
Hier ist H die Enthalpie und U die innere Energie, P der Druck und V das Volumen des Systems. Diese Gleichung zeigt, dass die als Wärme zugeführte Energie bei konstantem Druck gleich der Enthalpieänderung ist. Der Begriff pV berücksichtigt die Energie, die das System benötigt, um das Volumen gegen den konstanten Druck zu ändern. Daher ist Enthalpie im Grunde die Wärme einer Reaktion bei konstantem Druck.
Abbildung 01: Enthalpieänderungen bei Phasenänderungen der Materie
Darüber hinaus wird die Enthalpieänderung (∆H) für eine Reaktion bei einer gegebenen Temperatur und einem gegebenen Druck durch Subtrahieren der Enthalpie der Reaktanten von der Enthalpie der Produkte erh alten. Ist dieser Wert negativ, so ist die Reaktion exotherm. Ist der Wert positiv, spricht man von einer endothermen Reaktion. Die Enthalpieänderung zwischen jedem Paar von Reaktanten und Produkten ist unabhängig vom Weg zwischen ihnen. Darüber hinaus hängt die Enthalpieänderung von der Phase der Reaktanten ab. Wenn beispielsweise Sauerstoff- und Wasserstoffgase reagieren, um Wasserdampf zu erzeugen, beträgt die Enthalpieänderung -483,7 kJ. Aber wenn dieselben Reaktanten reagieren, um flüssiges Wasser zu erzeugen, beträgt die Enthalpieänderung -571,5 kJ.
Was ist Wärme?
Die Fähigkeit eines Systems, Arbeit zu verrichten, ist die Energie dieses Systems. Wir können am System arbeiten oder das System kann Arbeit verrichten, was dazu führt, dass die Energie des Systems entsprechend erhöht oder verringert wird. Die Energie eines Systems kann nicht nur durch die Arbeit selbst, sondern auch auf andere Weise verändert werden. Wenn sich die Energie eines Systems aufgrund eines Temperaturunterschieds zwischen dem System und seiner Umgebung ändert, bezeichnen wir diese übertragene Energie als Wärme (q); das heißt, Energie wurde als Wärme übertragen.
Die Wärmeübertragung erfolgt von hoher Temperatur zu niedriger Temperatur, was einem Temperaturgradienten entspricht. Darüber hinaus setzt sich dieser Prozess fort, bis die Temperatur zwischen dem System und der Umgebung das gleiche Niveau erreicht. Es gibt zwei Arten von Wärmeübertragungsprozessen. Sie sind endotherme Prozesse und exotherme Prozesse. Ein endothermer Prozess ist ein Prozess, bei dem Energie aus der Umgebung als Wärme in das System eintritt, während ein exothermer Prozess einer ist, bei dem Wärme aus dem System als Wärme an die Umgebung übertragen wird.
Was ist der Unterschied zwischen Enthalpie und Wärme?
Meistens verwenden wir die Begriffe Enthalpie und Wärme synonym, aber es gibt einen kleinen Unterschied zwischen Enthalpie und Wärme. Der Hauptunterschied zwischen Enthalpie und Wärme besteht darin, dass Enthalpie die Wärmemenge beschreibt, die während einer chemischen Reaktion bei konstantem Druck übertragen wird, während Wärme eine Energieform ist. Darüber hinaus ist die Enthalpie eine Funktion des Zustands, während Wärme dies nicht ist, da Wärme keine intrinsische Eigenschaft eines Systems ist. Außerdem können wir die Enthalpie nicht direkt messen, also müssen wir sie durch Gleichungen berechnen; Wir können Wärme jedoch direkt als Temperaturänderung messen.
Zusammenfassung – Enthalpie vs. Wärme
Wir verwenden die Begriffe Enthalpie und Wärme oft synonym, aber es gibt einen kleinen Unterschied zwischen Enthalpie und Wärme, dass Enthalpie die Menge an Wärme beschreibt, die während einer chemischen Reaktion bei konstantem Druck übertragen wird, während Wärme eine Form von Energie ist.
