Энтальпия против энтропии: разница и сравнение

Чтобы понять термодинамику, энтальпия и энтропия являются двумя основополагающими понятиями, которые никто не может упустить. Знание разницы между энтальпией и энтропией помогает нам сдать экзамен по естествознанию и дает рациональное объяснение многим процессам, с которыми мы сталкиваемся ежедневно. Термодинамика может объяснить все, от смены фаз до передачи энергии в одном состоянии.

Основные выводы

1. Энтальпия представляет собой полную энергию системы, тогда как энтропия измеряет степень беспорядка или случайности системы.
2. Положительное изменение энтальпии означает поглощение тепла, а отрицательное изменение означает выделение тепла; увеличение энтропии указывает на усиление беспорядка, а уменьшение энтропии указывает на порядок.
3. И энтальпия, и энтропия влияют на спонтанность реакций, причем более отрицательные изменения энтальпии и более положительные изменения энтропии делают реакции более спонтанными.

Энтальпия против энтропии

Разница между энтальпией и энтропией заключается в том, что энтальпия — это измерение полной энергии системы, которая представляет собой сумму внутренней энергии и произведения давления и объема. С другой стороны, энтропия — это количество тепловой энергии в системе, которое недоступно для ее преобразования в работу. 

Энтальпия термодинамической системы определяется как функция состояния, которая рассчитывается при постоянном давлении (большая открытая атмосфера). Единица энтальпии такая же, как энергия, т. е. Дж в единице СИ, потому что она представляет собой сумму внутренней энергии системы и произведения давления и изменения объема. Полную энтальпию системы нельзя измерить напрямую. Итак, мы измеряем изменение энтальпии системы. 

Проще говоря, энтропия — это мера случайности или хаоса в системе. Это экстенсивное свойство, означающее, что значение энтропии изменяется в зависимости от количества материи в системе. Если система высокоупорядочена (менее хаотична), она имеет низкую энтропию, и наоборот. Единицей энтропии в СИ является Дж⋅К.^-1.

Сравнительная таблица

Параметры сравнения	энтальпия	Энтропия
Определение	Энтальпия представляет собой сумму внутренней энергии и произведения давления и объема термодинамической системы.	Энтропия – это количество тепловой энергии системы, недоступное для преобразования в механическую или полезную работу.
Анализ эффективности	Полную энтальпию системы нельзя измерить напрямую, поэтому мы рассчитываем изменение энтальпии.	Измерение энтропии системы относится к количеству беспорядка или хаоса, присутствующего в термодинамической системе.
Ед.	Единица энтальпии в СИ такая же, как и у энергии, поэтому ее можно измерять в Дж.	Единицей энтропии СИ для единицы массы является 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 по имени Рудольф Клаузиус ввел термин «энтропия».
Благоприятные условия	Термодинамическая система всегда предпочитает 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 поэтому она имеет ту же единицу, что и энергия (джоули, калории и т. д.). Энтальпия обозначается H. 

Невозможно рассчитать полную энтальпию системы, так как невозможно узнать нулевую точку. Итак, изменение энтальпии рассчитывается между одним состоянием и другим при постоянном давлении. Формула энтальпии: H = E + PV, где E — внутренняя энергия системы, P — давление, V — объем. 

Энтальпия имеет большое значение в термодинамической системе, 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 — обширное свойство и мера случайности или хаоса в термодинамической системе. Величина энтропии меняется с изменением количества вещества в системе. Энтропия обозначается S, а общепринятыми единицами измерения энтропии являются джоули на кельвин Дж⋅К.^-1 или J⋅К^-1⋅кг^-1 для энтропии на единицу массы. Поскольку энтропия измеряет случайность, высокоупорядоченная система имеет низкую энтропию.

Существует 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, ее значение равно 1.38065 × 10-23 Дж/К, а W — число возможных состояний. Для расчета энтропии изотермического процесса используется формула ΔS = ΔQ/T, где ΔQ относится к изменению теплоты, а T – абсолютная температура системы в Кельвинах.

Плавление льда в воде, за которым следует его испарение в пар, является примером увеличения хаоса и уменьшения энтропии. Когда кубик льда получает энергию, тепловая энергия ослабляет его структуру, образуя жидкость, и таким образом увеличивает хаос в системе. Аналогичное 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

1. Энтальпия представляет собой сумму внутренней энергии и произведения давления и объема термодинамической системы. С другой стороны, энтропия — это количество тепловой энергии системы, которое недоступно для преобразования в механическую или полезную работу. 
2. Измерение энтальпии означает измерение изменения энтальпии системы, тогда как энтропия относится к количеству беспорядка или хаоса в системе.
3. Единица энтальпии в СИ такая же, как и у энергии, и, следовательно, может быть измерена в Дж, тогда как единица энтропии в СИ для единицы массы равна Дж⋅К-1⋅кг-1, а для энтропии на единицу количества вещества Дж⋅К^-1Mol^-1.
4. Энтальпия обозначается H, тогда как энтропия обозначается S.
5. Хайке Камерлинг-Оннес ввел термин «энтальпия», тогда как Рудольф Клаузиус ввел термин «энтропия».
6. В термодинамической системе предпочтительна минимальная энтальпия, тогда как в той же системе предпочтительна максимальная энтропия. 

Рекомендации

1. https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/j100362a018
2. https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2014/md/c4md00057a