Enthalpie

Certaines réactions chimiques dégagent une chaleur énorme et effectuent des travaux sur les environs, comme la combustion de carburant de fusée provoquant une navette spatiale à décoller du sol. La somme de la chaleur, q, et d'action, w, est le changement de l'énergie interne, ΔE comme donné par la première loi de la thermodynamique. Pour les réactions chimiques impliquant des gaz qui se produisent à la pression atmosphérique, l'action effectué est l'action mécanique associé aux changements de volume-soit l'expansion ou la contraction.

Le travail est donc égal à la valeur négative de la pression multipliée par le changement de volume. La substitution de w dans la première loi de la thermodynamique et la réorganisation des termes de l'équation montrent que q est égal à ΔE plus P fois ΔV, donnant l'expression pour le flux de chaleur sous pression constante. Dans d'autres réactions chimiques, comme la combustion du bois pour cuire des aliments, il est plus pertinent de quantifier la chaleur dégagée pour faciliter la cuisson que de mesurer la quantité d'action d'expansion effectué sur les environs.

Étant donné que l'énergie interne représente à la fois la chaleur et l'action ΔE n'est pas utilisé dans des conditions de pression constante. Pour discuter exclusivement du flux d'énergie sous forme de chaleur, une nouvelle fonction thermodynamique-enthalpie-est définie. L'enthalpie, H, est égale à la somme de l'énergie interne, E, et d'action pression-volume, P-V.

Comme l'énergie, la pression et le volume sont des fonctions d'état, l'enthalpie est également une fonction d'état. Les valeurs absolues d'enthalpie pour des substances spécifiques ne peuvent pas être mesurées. Seul le changement d'enthalpie peut être déterminé.

Le changement d'enthalpie, ΔH, est égal au changement d'énergie interne, ΔE, plus P fois ΔV.Rappelant que le changement d'énergie est la somme de la chaleur et d'action pression-volume, les équations peuvent être combinées pour montrer que dans des conditions de pression constante ΔH est égal à la chaleur, q, gagnée ou perdue par le système. Si le système perd de l'énergie à l'environnement sous forme de chaleur comme dans la combustion de bois la température de l'environnement augmente. Ceci est décrit par une convention de signe négatif pour q.

Par conséquent, ΔH devient négatif, et le processus est décrit comme exothermique. Au contraire, si le système gagne de l'énergie de l'environnement sous forme de chaleur telle que la réaction se produisant dans une compresse froide chimique la température de l'environnement diminue. La chaleur, dans ce cas, est décrite par une convention de signe positif.

Cela rend ΔH positif, et le processus est appelé endothermique.