एन्थैल्पी बनाम आंतरिक ऊर्जा
रसायन विज्ञान में अध्ययन के उद्देश्य से, हम ब्रह्मांड को एक प्रणाली और आसपास के रूप में दो भागों में विभाजित करते हैं। किसी भी समय, जिस हिस्से में हम रुचि रखते हैं वह सिस्टम है, और बाकी आसपास है। एन्थैल्पी और आंतरिक ऊर्जा थर्मोडायनामिक्स के पहले नियम से संबंधित दो अवधारणाएं हैं, और वे एक प्रणाली और उसके आसपास होने वाली प्रतिक्रियाओं का वर्णन करते हैं।
एन्थैल्पी क्या है?
जब कोई प्रतिक्रिया होती है, तो वह ऊष्मा को अवशोषित या विकसित कर सकती है, और यदि प्रतिक्रिया निरंतर दबाव में की जाती है, तो इस ऊष्मा को अभिक्रिया की एन्थैल्पी कहा जाता है। अणुओं की एन्थैल्पी को मापा नहीं जा सकता।अतः अभिक्रिया के दौरान एन्थैल्पी में परिवर्तन को मापा जाता है। किसी दिए गए तापमान और दबाव में प्रतिक्रिया के लिए थैलेपी परिवर्तन (∆H) उत्पादों की थैलेपी से अभिकारकों की थैलेपी को घटाकर प्राप्त किया जाता है। यदि यह मान ऋणात्मक है, तो अभिक्रिया ऊष्माक्षेपी है। यदि मान धनात्मक है, तो अभिक्रिया ऊष्माशोषी कहलाती है। अभिकारकों और उत्पादों के किसी भी युग्म के बीच एन्थैल्पी में परिवर्तन उनके बीच के पथ से स्वतंत्र होता है। इसके अलावा, थैलेपी परिवर्तन अभिकारकों के चरण पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, जब ऑक्सीजन और हाइड्रोजन गैसें जल वाष्प उत्पन्न करने के लिए प्रतिक्रिया करती हैं, तो एन्थैल्पी परिवर्तन -483.7 kJ होता है। हालांकि, जब वही अभिकारक तरल पानी के उत्पादन के लिए प्रतिक्रिया करते हैं, तो थैलेपी परिवर्तन -571.5 kJ होता है।
2H2 (छ) +O2 (छ) → 2H2O (जी); ∆H=-483.7 kJ
2H2 (छ) +O2 (छ) → 2H2O (एल); ∆H=-571.7 kJ
आंतरिक ऊर्जा क्या है?
ऊष्मा और कार्य ऊर्जा को स्थानांतरित करने के दो तरीके हैं।यांत्रिक प्रक्रियाओं में, ऊर्जा को एक स्थान से दूसरे स्थान पर स्थानांतरित किया जा सकता है, लेकिन ऊर्जा की कुल मात्रा संरक्षित रहती है। रासायनिक परिवर्तनों में, एक समान सिद्धांत लागू होता है। एक प्रतिक्रिया पर विचार करें जैसे कि मीथेन का दहन।
सीएच4 + 2 ओ2 → सीओ2 + 2 एच 2ओ
यदि अभिक्रिया सीलबंद डिब्बे में होती है, तो केवल इतना होता है कि ऊष्मा निकल जाती है। हम इस जारी किए गए एंजाइम का उपयोग यांत्रिक कार्य करने के लिए कर सकते हैं जैसे कि टरबाइन या स्टीम इंजन चलाना, आदि। ऐसे अनंत तरीके हैं जिनसे प्रतिक्रिया से उत्पन्न ऊर्जा को गर्मी और काम के बीच विभाजित किया जा सकता है। हालांकि, यह पाया गया है कि विकसित गर्मी और किए गए यांत्रिक कार्य का योग हमेशा एक स्थिर होता है। यह इस विचार की ओर ले जाता है कि अभिकारकों से उत्पादों तक जाने में, आंतरिक ऊर्जा (U) नामक कुछ संपत्ति होती है। आंतरिक ऊर्जा के परिवर्तन को ∆U के रूप में दर्शाया जाता है।
∆यू=क्यू + डब्ल्यू; जहाँ q ऊष्मा है और w किया गया कार्य
आंतरिक ऊर्जा को स्टेट फंक्शन कहा जाता है क्योंकि इसका मान सिस्टम की स्थिति पर निर्भर करता है न कि सिस्टम उस अवस्था में कैसे आया। अर्थात्, प्रारंभिक अवस्था “i” से अंतिम अवस्था “f” में जाने पर U में परिवर्तन केवल प्रारंभिक और अंतिम अवस्थाओं में U के मानों पर निर्भर करता है।
∆यू=यूएफ – यूमैं
ऊष्मप्रवैगिकी के पहले नियम के अनुसार, एक पृथक प्रणाली का आंतरिक ऊर्जा परिवर्तन शून्य है। ब्रह्मांड एक पृथक प्रणाली है; इसलिए, ब्रह्मांड के लिए ∆U शून्य है।
एंथैल्पी और आंतरिक ऊर्जा में क्या अंतर है?
• एन्थैल्पी को निम्नलिखित समीकरण में प्रस्तुत किया जा सकता है जहां यू आंतरिक ऊर्जा है, पी दबाव है, और वी प्रणाली की मात्रा है।
एच=यू + पीवी
• इसलिए, आंतरिक ऊर्जा एन्थैल्पी टर्म के भीतर है। एन्थैल्पी को इस प्रकार दिया जाता है, ∆यू=क्यू + डब्ल्यू
