La entalpía es una magnitud termodinámica cuya variación expresa una medida de la cantidad de energía que un sistema puede intercambiar con su entorno. Es una




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fecha de publicación07.01.2016
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ENTALPIA

La entalpía es una magnitud termodinámica cuya variación expresa una medida de la cantidad de energía que un sistema puede intercambiar con su entorno. Es una función de estado de la termodinámica donde la variación permite expresar la cantidad de calor puesto en juego durante una transformación isobárica (presión constante) en un sistema termodinámico, transformación en el curso de la cual se puede recibir o aportar energía. En este sentido la entalpía es numéricamente igual al calor intercambiado con el ambiente exterior al sistema en cuestión.

La entalpía es una función de estado (sólo depende de los estados inicial y final), que se define como la suma de la energía interna de un sistema termodinámico y el producto de su volumen por su presión.

Para el sistema formado por una sustancia pura, simple, compresible que experimenta un proceso de expansión como el que se muestra en la figura

1

2

Donde:

  • H es la entalpía (en julios).

  • U es la energía interna (en julios).

  • P es la presión del sistema (en pascales).

  • V es el volumen del sistema (en metros cúbicos).

Sin importar si la presión externa es constante, la variación infinitesimal de la entalpía obedece a:

dH = T dS + V dP

dP = 0 y por lo tanto dH = TdS

(S es la entropía) siempre y cuando el único trabajo realizado sea a través de un cambio de volumen. La entalpía es la cantidad de calor a presión constante que transfiere una sustancia. Puesto que la expresión T dS siempre representa una transferencia de calor, tiene sentido tratar la entalpía como una medida del calor total del sistema, siempre y cuando la presión se mantenga constante.

Entalpia especifica

La entalpía específica “h” es el resultado de dividir la entalpía total entre la masa del sistema:

h = u + Pv 

La entalpía específica es una propiedad que aparece tabulada en tablas termodinámicas y a partir de ella se puede determinar el valor de la energía interna específica cuando ésta no aparece en las tablas.

Entalpía química

Para una reacción exotérmica a presión constante, la variación de entalpía del sistema es igual a la energía liberada en la reacción, incluyendo la energía conservada por el sistema y la que se pierde a través de la expansión contra el entorno. Análogamente, para una reacción endotérmica, la variación de entalpía del sistema es igual a la energía absorbida durante la reacción, incluyendo la energía perdida por el sistema y la ganada a través de la expansión contra el entorno.

La variación de entalpía se define mediante la siguiente ecuación:

\delta h = h_{final} - h_{inicial} \,\!

  • ΔH es la variación de entalpía.

  • Hfinal es la entalpía final del sistema.

  • Hinicial es la entalpía inicial del sistema.

La entalpía recibe diferentes denominaciones según el proceso:

ENTALPIA DE REACCIÓN:

Calor absorbido o desprendido durante una reacción química a presión constante.

ENTALPÍA DE FORMACIÓN:

Calor necesario para formar un mol de una sustancia a presión constante y a partir de los elementos que la constituyen.

ENTALPÍA DE COMBUSTIÓN:

Calor liberado a presión constante cuando se quema un mol de sustancia.

ENTALPÍA ESTÁNDAR

De una ecuación general:

image7520

Se calcula restando las entalpías estándares de formación de los reactivos, de las entalpías estándares de formación de los productos, como se ilustra en la siguiente ecuación:

image7521

Calor específico y entalpia

El Calor específico es la cantidad de calor necesario para elevar la temperatura de 1gr. de una sustancia en un grado. Esta magnitud medida a presión constante se la representa como “cp”.

Otra magnitud análoga al calor específico es la capacidad calorífica molar (Cm), que se define como la cantidad de calor necesaria para elevar un grado la cantidad de un mol de sustancia a considerar. Su valor en función de cp vendría dado por:

Cm = cp x M

Donde M = peso molecular.

Un ejemplo de aplicación de esta magnitud se manifiesta partiendo de la definición de entalpía:

dH = dU + PdV + VdP,

Que a su vez asociándola con el primer principio y en procesos a presión constante se convierte en:

dH = dQ o H = Q (*),

Por otra parte considerando cambios de presión y temperatura:

dH = ("H/"T)p = cte dT + ("H/"P)t = cte dP, que a presión constante , e igualando a (*):

Q = ("H/"T)p = cte dT,

Que al depender de una única variable se convierte en una diferencial exacta:

Q/dT = dH/dT

Que como hemos visto en la definición de calor específico:

Cm = Q/dT = dH/dT,

relación muy útil en termodinámica que permite calcular cambios de calor asociados a variaciones de entalpía a presión constante, cuando intervenga la sustancia de calor especifico cp, en procesos en los que se produce una variación de temperatura T = Tf - Ti, mediante la ecuación:

H = Q = m Cp (Tf-Ti) (**), o H = n Cm (Tf - Ti),

Siendo n el número de moles considerados, siempre y cuando consideremos cp constante en ese intervalo.

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