Um die Thermodynamik zu verstehen, sind Enthalpie und Entropie zwei grundlegende Konzepte, die niemand übersehen kann. Den Unterschied zwischen Enthalpie und Entropie zu kennen, hilft uns, unsere naturwissenschaftliche Prüfung zu bestehen, und liefert eine rationale Erklärung für viele Prozesse, die wir täglich beobachten. Die Thermodynamik kann alles erklären, vom Phasenwechsel bis zur Energieübertragung in einem einzigen Zustand.
Key Take Away
- Die Enthalpie stellt die Gesamtenergie eines Systems dar, während die Entropie den Grad der Unordnung oder Zufälligkeit des Systems misst.
- Eine positive Änderung der Enthalpie impliziert eine Wärmeaufnahme, während eine negative Änderung eine Wärmeabgabe bedeutet; Eine zunehmende Entropie weist auf eine erhöhte Unordnung hin, während eine abnehmende Entropie auf Ordnung hindeutet.
- Enthalpie und Entropie beeinflussen beide die Spontaneität von Reaktionen, wobei negativere Enthalpieänderungen und positivere Entropieänderungen die Reaktionen spontaner machen.
Enthalpie gegen Entropie
Der Unterschied zwischen Enthalpie und Entropie besteht darin, dass Enthalpie die Messung der Gesamtenergie eines Systems ist, die die Summe aus innerer Energie und dem Produkt aus Druck und Volumen ist. Andererseits ist Entropie die Menge an thermischer Energie in einem System, die nicht für ihre Umwandlung in Arbeit zur Verfügung steht.
Die Enthalpie eines thermodynamischen Systems ist definiert als Zustandsfunktion, die bei konstantem Druck (große offene Atmosphäre) berechnet wird. Die Einheit der Enthalpie ist dieselbe wie die Energie, dh J, in der SI-Einheit, da sie die Summe aus der inneren Energie eines Systems und dem Produkt aus Druck und Volumenänderung ist. Die Gesamtenthalpie eines Systems kann nicht direkt gemessen werden. Wir messen also die Änderung der Enthalpie eines Systems.
In einfachen Worten ist Entropie das Maß für Zufälligkeit oder Chaos in einem System. Es ist eine umfangreiche Eigenschaft, was bedeutet, dass sich der Wert der Entropie entsprechend der Menge an Materie im System ändert. Wenn ein System hochgeordnet (weniger chaotisch) ist, hat es eine niedrige Entropie und umgekehrt. Die SI-Einheit der Entropie ist J⋅K-1.
Vergleichstabelle
| Vergleichsparameter | Enthalpie | Entropie |
|---|---|---|
| Definition | Enthalpie ist die Summe aus innerer Energie und Produkt aus Druck und Volumen eines thermodynamischen Systems. | Entropie ist die Menge an thermischer Energie eines Systems, die nicht für die Umwandlung in mechanische oder nutzbare Arbeit zur Verfügung steht. |
| Messung | Die Gesamtenthalpie eines Systems kann nicht direkt gemessen werden, daher berechnen wir die Änderung der Enthalpie. | Die Messung der Entropie eines Systems bezieht sich auf die Menge an Unordnung oder Chaos, die in einem thermodynamischen System vorhanden ist. |
| Einheit | Die SI-Einheit der Enthalpie ist die gleiche wie die der Energie und kann daher in J gemessen werden. | Die SI-Einheit der Entropie für die Einheitsmasse ist J⋅K-1⋅kg-1 und für die Entropie pro Stoffmengeneinheit ist J⋅K-1mol−1. |
| Symbol | Die Enthalpie wird mit H bezeichnet. | Die Entropie wird mit S bezeichnet. |
| Geschichte | Eine Wissenschaftlerin namens Heike Kamerlingh Onnes prägte den Begriff „Enthalpie“. | Ein deutscher Physiker namens Rudolf Clausius prägte den Begriff „Entropie“. |
| Begünstigende Bedingungen | Ein thermodynamisches System bevorzugt immer eine minimale Enthalpie. | Ein thermodynamisches System bevorzugt immer maximale Entropie. |
Was ist Enthalpie?
Enthalpie ist eine thermodynamische Eigenschaft, die sich auf die Summe der inneren Energie und des Produkts aus Druck und Volumen eines Systems bezieht. Die Enthalpie eines Systems gibt seine Fähigkeit an, Wärme abzugeben, und hat daher die gleiche Einheit wie Energie (Joule, Kalorien usw.). Die Enthalpie wird mit H bezeichnet.
Es ist unmöglich, die Gesamtenthalpie eines Systems zu berechnen, da es unmöglich ist, den Nullpunkt zu kennen. Also wird die Enthalpieänderung zwischen einem Zustand und einem anderen berechnet, wenn der Druck konstant ist. Die Enthalpieformel lautet H = E + PV, wobei E die innere Energie des Systems, P der Druck und V das Volumen ist.
Die Enthalpie ist in einem thermodynamischen System von großer Bedeutung, da sie bestimmt, ob eine chemische Reaktion endotherm oder exotherm ist. Es wird auch verwendet, um die Reaktionswärme, den Mindestleistungsbedarf für einen Kompressor usw. zu berechnen.
Was ist Entropie?
Entropie ist eine umfangreiche Eigenschaft und das Maß für Zufälligkeit oder Chaos in einem thermodynamischen System. Der Wert der Entropie ändert sich mit der Änderung der Materiemenge im System. Die Entropie wird mit S bezeichnet, und die übliche Einheit der Entropie ist Joule pro Kelvin J⋅K-1 oder J⋅K-1⋅kg-1 für Entropie pro Masseneinheit. Da die Entropie die Zufälligkeit misst, hat ein hochgeordnetes System eine niedrige Entropie.
Es gibt mehrere Methoden, um die Entropie eines Systems zu berechnen. Aber zwei der gebräuchlichsten Methoden sind die Berechnung der Entropie eines reversiblen Prozesses und einer isotherm Verfahren. Für die Berechnung der Entropie eines reversiblen Prozesses lautet die Formel S = kB ln W, wobei kB die Boltzmann-Konstante ist und ihr Wert gleich 1.38065 × 10-23 J/K ist und W die Anzahl der möglichen Zustände ist. Zur Berechnung der Entropie eines isothermen Prozesses lautet die Formel ΔS = ΔQ / T, wobei ΔQ die Wärmeänderung und T die absolute Temperatur des Systems in Kelvin ist.
Das Schmelzen von Eis in das Wasser, gefolgt von seinem Verdampfung in Dampf, ist ein Beispiel für zunehmendes Chaos und abnehmende Entropie. Wenn der Eiswürfel Energie gewinnt, löst die Wärmeenergie seine Struktur, um Flüssigkeit zu bilden, und erhöht so das Chaos im System. Ähnliches passiert, wenn Flüssigkeit in einen Dampfzustand übergeht. Aber während man sich auf das System konzentriert, nimmt die Entropie ab, während die Entropie der Umgebung zunimmt.
Hauptunterschiede zwischen Enthalpie und Entropie
- Enthalpie ist die Summe aus innerer Energie und dem Produkt aus Druck und Volumen eines thermodynamischen Systems. Andererseits ist Entropie die Menge an thermischer Energie eines Systems, die nicht für die Umwandlung in mechanische oder nutzbare Arbeit zur Verfügung steht.
- Die Messung der Enthalpie bedeutet, die Änderung der Enthalpie eines Systems zu messen, während sich die Entropie auf das Ausmaß der Unordnung oder des Chaos in einem System bezieht.
- Die SI-Einheit der Enthalpie ist die gleiche wie die der Energie und kann daher in J gemessen werden, während die SI-Einheit der Entropie für die Einheitsmasse J⋅K−1⋅kg−1 ist, und für die Entropie pro Stoffmengeneinheit ist J⋅K-1mol−1.
- Die Enthalpie wird mit H bezeichnet, während die Entropie mit S bezeichnet wird.
- Heike Kamerlingh Onnes prägte den Begriff „Enthalpie“, während Rudolf Clausius den Begriff „Entropie“ prägte.
- In einem thermodynamischen System wird eine minimale Enthalpie bevorzugt, während in demselben System eine maximale Entropie bevorzugt wird.
- https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/j100362a018
- https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2014/md/c4md00057a
Letzte Aktualisierung: 11. Juni 2023
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Piyush Yadav hat die letzten 25 Jahre als Physiker in der örtlichen Gemeinde gearbeitet. Er ist ein Physiker, der sich leidenschaftlich dafür einsetzt, die Wissenschaft für unsere Leser zugänglicher zu machen. Er hat einen BSc in Naturwissenschaften und ein Postgraduiertendiplom in Umweltwissenschaften. Sie können mehr über ihn auf seinem lesen Bio-Seite.
Enthalpie und Entropie sind entscheidend für das Verständnis, ob eine chemische Reaktion endotherm oder exotherm ist. Dies sind grundlegende Konzepte für jeden, der Chemie studiert.
Ich schätze die hier bereitgestellte Vergleichstabelle. Es ist hilfreich, eine klare Referenztabelle für diese Definitionen und Messungen zu haben.
Die praktischen Beispiele zur Veranschaulichung der Konzepte der Entropie sind sehr effektiv. Es ist wertvoll zu sehen, wie sich diese theoretischen Ideen in realen Szenarien auswirken.
Die Bedeutung der Enthalpie für die Bestimmung der Natur chemischer Reaktionen ist sehr wichtig. Es ist großartig, die Details hier klar dargestellt zu sehen.
Die Formeln und Methoden zur Berechnung von Enthalpie und Entropie werden gut erklärt. Es ist großartig zu sehen, wie ausführlich über diese Themen berichtet wird.
Der Unterschied zwischen Enthalpie und Entropie wird hier sehr gut erklärt. Einer misst die Gesamtenergie, während der andere das Chaos oder die Zufälligkeit in einem System misst.
Die hier gegebenen Erläuterungen sind klar und prägnant. Enthalpie und Entropie sind beide unglaublich wichtige Konzepte in Wissenschaft und Technik.
Thermodynamik ist ein faszinierendes Thema, das so viele Bereiche unseres täglichen Lebens beeinflusst. Es ist entscheidend, die Unterschiede zwischen Enthalpie und Entropie zu verstehen!