Entalpie

From WikiSkripta


Entalpie (zastarale "tepelný obsah") je veličina vyjadřující tepelnou energii uloženou v dané látce. Jedná se o stavovou funkci termodynamické soustavy. Je určená vztahem pro soustavu s neměnným počtem částic, s vnitřní energií , tlakem a s objemem soustavy. Matematicky je definována:

Motivace[edit | edit source]

Vychází z 1. termodynamického zákona: systém může konat práci jen tehdy, poklesne-li jeho vnitřní energie nebo je-li mu dodáno teplo :

V této znaménkové konvenci je práce kladná, koná-li ji systém na okolí (např. expanze plynu).

Zvyšuje-li systém svůj objem proti vnějšímu tlaku , koná při tom mechanickou práci:

Vzhledem k předchozí rovnici můžeme psát, že

Proto byla definována funkce (entalpie, tepelný obsah):

Jednotkou entalpie v systému SI je joule (J).

Je možné také zavést měrnou entalpii vztahem

kde značí hmotnost. Jednotkou měrné entalpie je poté v systému SI joule na kilogram látky (J·kg-1).

Vztah k vnitřní energii[edit | edit source]

Vnitřní energie je vhodná pro vyjadřováni energetických změn dějů probíhajících za stálého objemu, entalpie se s výhodou používá pro výpočet energetických změn za stálého tlaku. Jelikož většina chemických procesů probíhá za stálého tlaku, je entalpie v chemické termodynamice častěji používanou veličinou než vnitřní energie.

Pakliže bychom znali hodnoty entalpií reagujících složek v chemické reakci, byl by výpočet jednoduchý. Problém však nastává v tom, že nedovedeme určit absolutní hodnoty entalpií. Vždy se totiž zjišťuje jen změna této funkce, ke které dochází, když látka přechází z jednoho stavu do druhého (z výchozího do konečného). Proto se zavádí v chemické termodynamice stupnice relativních hodnot entalpií. Nulová hodnota entalpie je entalpie prvků v základním stavu, v jejich stabilní formě – při tlaku 101,325 kPa a při teplotě 298,15 K (25 °C). Pouze v tomto stavu lze jejich entalpie změřit.

Význam entalpie[edit | edit source]

Zavedením entalpie se značně zjednoduší termodynamické vztahy pro izobarické děje. Jestliže soustava přijímá teplo a koná objemovou práci, bude rovnice pro výpočet změny vnitřní energie:

v diferenciálním tvaru:

Jde-li o práci reverzibilní, pak označuje tlak soustavy. Je-li tento tlak konstantní (při izobarickém ději), můžeme rovnici napsat ve tvaru:

Pro izobarický děj tedy platí, že teplo přijaté soustavou se rovná zvýšení entalpie soustavy.

Její význam je také při posuzování procesů v tepelných strojích, ve kterých je látka přiváděna a odváděna při stálém tlaku. Jestliže látka koná ve stroji při expanzi práci bez přívodu a odvodu tepla, je tato práce při jednom cyklu úměrná rozdílu entalpie látky (počáteční a konečný stav).

Reakční teplo[edit | edit source]

Reakční teplo je množství tepla, které soustava s okolím vymění při reakci. Reakce probíhá za konstantního tlaku v rozsahu 1 molu základních reakčních přeměn. Jak již víme, při izobarických dějích vyjadřuje výměnu tepla mezi soustavou a okolím právě entalpie.

značí entalpi na začátku (reaktanty), značí entalpi na konci (produkty).

jedná se o endotermickou reakci, soustava přijmá teplo z okolí
jedná se o exotermickou reakci, soustava odovzdává teplo do okolí

Grafické vyjádření :

Reakce entalpie.png

Rozdělení[edit | edit source]

Reakční teplo můžeme rozdělit dle toho, zda při reakci vznikne z prvků sloučenina, nebo zdali se sloučenina spálí v nadbytku kyslíku. Výpočet reakčních tepel je umožněn díky 2. termodynamickému zákonu.

Standardní slučovací teplo[edit | edit source]

[ kJ.mol-1]. Je reakčním teplem reakce, při kterém vznikne 1 mol sloučeniny z prvků. Podmínkou vzniku je standardní stav prvků i produktů, to je teplota 298,15 K, tlak 101,325 kPa. Standardní slučovací tepla prvků jsou vždy nulová.

Standardní spalné teplo[edit | edit source]

[kJ.mol−1]. Je reakčním teplem reakce, při kterém je 1 mol látky spálen. Opět platí, že prvky a produkty musí být ve standardním stavu. Spalná tepla prvků jsou nenulová.


Odkazy[edit | edit source]

Související články[edit | edit source]

Externí odkazy[edit | edit source]

Zdroj[edit | edit source]


  • MECHLOVÁ, Erika a Karel KOŠŤÁL. Výkladový slovník fyziky. 1. vydání. Praha : Prometheus, 1999. 588 s. ISBN 80-719-6151-5.


  • FISHER, Oldřich, et al. Fyzikální chemie. 1. vydání. Praha : SPN, 1984. 


  • ČELEDA, Jiří, et al. Kurs základů chemie. 1. vydání. Praha : SPN, 1968. 


  • MAREČEK, Aleš a Jaroslav HONZA. Chemie pro čtyřletá gymnázia. 1. díl. 3. vydání. Brno : Aleš Mareček, 2013. ISBN 80-7182-055-5.