Чтобы понять термодинамику, энтальпия и энтропия - два основополагающих понятия, которые никто не может пропустить. Знание разницы между энтальпией и энтропией не только помогает нам сдать экзамен по естествознанию, но и дает рациональное объяснение многим процессам, свидетелями которых мы являемся в повседневной жизни. От смены фаз до передачи энергии в одном состоянии - термодинамика может все это объяснить.
Энтальпия против энтропии
Разница между энтальпией и энтропией заключается в том, что энтальпия - это измерение полной энергии системы, которая является суммой внутренней энергии и произведения давления и объема. С другой стороны, энтропия - это количество тепловой энергии в системе, которая недоступна для ее преобразования в работу.
Энтальпия термодинамической системы определяется как функция состояния, которая вычисляется при постоянном давлении (большая открытая атмосфера). Единица энтальпии такая же, как энергия, то есть Дж в единицах СИ, потому что это сумма внутренней энергии системы и произведения давления и изменения объема. Полная энтальпия системы не может быть измерена напрямую. Итак, мы измеряем изменение энтальпии системы.
Проще говоря, энтропия - это мера случайности или хаоса в системе. Это обширное свойство, которое означает, что значение энтропии изменяется в зависимости от количества вещества, присутствующего в системе. Если система сильно упорядочена (менее хаотична), то у нее низкая энтропия, и наоборот. Единица энтропии в СИ - ДжК.−1.
Таблица сравнения энтальпии и энтропии
| Параметры сравнения | Энтальпия | Энтропия |
| Определение | Энтальпия - это сумма внутренней энергии и произведения давления и объема термодинамической системы. | Энтропия - это количество тепловой энергии системы, которая недоступна для преобразования в механическую или полезную работу. |
| Измерение | Полная энтальпия системы не может быть измерена напрямую, поэтому мы рассчитываем изменение энтальпии. | Измерение энтропии системы относится к количеству беспорядка или хаоса, присутствующего в термодинамической системе. |
| Единица измерения | Единица измерения энтальпии в системе СИ такая же, как и у энергии, поэтому может быть измерена в Дж. | Единица измерения энтропии единицы массы в системе СИ - Дж⋅К.−1⋅кг−1 а для энтропии на единицу количества вещества - Дж⋅К−1Mol−1. |
| Символ | Энтальпия обозначается H. | Энтропия обозначается S. |
| История | Ученый по имени Хайке Камерлинг-Оннес ввел термин «энтальпия». | Немецкий физик Рудольф Клаузиус ввел термин «энтропия». |
| Благоприятные условия | Термодинамическая система всегда поддерживает минимальную энтальпию. | Термодинамическая система всегда предпочитает максимальную энтропию. |
Что такое энтальпия?
Энтальпия - это термодинамическое свойство, которое относится к сумме внутренней энергии и произведения давления и объема системы. Энтальпия системы означает ее способность выделять тепло и, следовательно, имеет ту же единицу, что и энергия (джоули, калории и т. Д.). Энтальпия обозначается H.
Невозможно вычислить полную энтальпию системы, так как невозможно узнать нулевую точку. Таким образом, изменение энтальпии рассчитывается между одним состоянием и другим при постоянном давлении. Формула энтальпии: H = E + PV, где E - внутренняя энергия системы, P - давление, а V - объем.
В термодинамической системе большое значение имеет энтальпия, поскольку она определяет, является ли химическая реакция эндотермической или экзотермической. Он также используется для расчета теплоты реакции, минимальной потребляемой мощности компрессора и т. Д.
Что такое энтропия?
Энтропия - это обширное свойство, которое является мерой случайности или хаоса в термодинамической системе. Значение энтропии изменяется с изменением количества вещества в системе. Энтропия обозначается S, а обычные единицы энтропии - джоули на кельвин Дж⋅К.−1 или J⋅K−1⋅кг−1 для энтропии на единицу массы. Поскольку энтропия измеряет случайность, высокоупорядоченная система имеет низкую энтропию.
Есть несколько методов расчета энтропии системы. Но два наиболее распространенных способа - это вычисление энтропии обратимого процесса и изотермического процесса. Для расчета энтропии обратимого процесса используется формула S = kB ln W, где kB - постоянная Больцмана, а ее значение равно 1,38065 × 10.-23 J / K и W - количество возможных состояний. Для расчета энтропии изотермического процесса используется формула ΔS = ΔQ / T, где ΔQ означает изменение тепла, а T - абсолютная температура системы в Кельвинах.
Таяние льда в воде с последующим ее испарением в пар является примером увеличения хаоса и уменьшения энтропии. Когда кубик льда набирает энергию, тепловая энергия разрыхляет его структуру, образуя жидкость и, таким образом, увеличивает хаос в системе. То же самое происходит, когда жидкость переходит в парообразное состояние. Но если сосредоточиться на системе, энтропия уменьшается, а энтропия окружающей среды увеличивается.
Основные различия между энтальпией и энтропией
Вывод
Понимание разницы между энтальпией и энтропией очень важно для объяснения нескольких процессов в природе. От таяния льда до решения сложных задач термодинамики применяются основные понятия энтальпии и энтропии.
Но энтальпию нельзя рассчитать напрямую, поэтому мы рассчитываем ее изменение между двумя фазами. С другой стороны, энтропия рассчитывается как степень случайности в системе. Когда система набирает энергию, беспорядок увеличивается, а энтропия уменьшается, и наоборот.
