Termokjemi omfatter energiforandringer i kjemiske reaksjoner. En kjemiske reaksjon gir ikke bare nye stoffer, men reaksjonen krever også eller gir energi. Noen ganger er det energien vi er interessert i og ikke de nye stoffene. Slike reaksjoner skjer i et batteri og i en ovn.

Vi ser på en reaksjon som foregår i et kar. I termokjemien kalles kar og innhold  systemet. Systemet er adskilt fra omgivelsene. Et åpent system kan utveksle både varme og masse med omgivelsene. Et lukket system kan utveksle varme med omgivelsene, men ikke masse. Et isolert system kan hverken utveksle varme eller masse med omgivelsene.

Energi kommer i mange former. Varme er energi som utveksles mellom systemet og omgivelsene på grunn av temperaturforskjellen mellom systemet og omgivelsene. For lenge siden trodde man varme var et stoff og selv i dag brukes ordet av og til som om det er tilfelle. Noen ganger sier man varme og mener temperatur. Det er også feil. I termokjemi er varme en form for energi som utveksles på grunn av en temperaturforskjell

Ordet arbeid har også mange betydninger. Men i termokjemien er det som oftest arbeid i form av volumarbeid slik som i en dampmaskin eller en forbrenningsmotor. Om elektrisk arbeid se elektrokjemi.

Tilstanden i systemet er karakterisert av verdien av forskjellige tilstandsfunksjoner. Noen er godt kjent utenfor termokjemien som trykket, P, volumet, V, og temperaturen, T (i kelvin). Noen er spesielle for termokjemien som den indre energi, U, entropi, S, entalpi, H, og gibbsenergi, G. U, H og G er gitt i energienheter som i SI-systemet er joule (J) eller vanligvis kJ.  Enheten for S er J/K.

H = U + PV og G = H - TS

Entalpien H og gibbsenergien G er innført for å gjøre ligninger enklere. Vi skal se på to eksempler.

Når det skjer en endring i systemet på grunn av en prosess (f. eks. en kjemisk reaksjon),  vil tilstandsfunksjonene kunne endre verdi. Vi er særlig interessert i prosesser i lukkete systemer hvor temperaturen er den samme før og etter prosessen.

1. Endringen i entalpien H, ΔH, lik den varme som er utvekslet mellom systemet og omgivelsene.

Om ΔH < 0 har systemet avgitt varme til omgivelsene i prosessen. En slik prosess kalles eksoterm.

Om ΔH > 0 har systemet mottatt varme fra omgivelsene i prosessen. En slik prosess kalles endoterm.

2. Hvis endringen i gibbsenergien er mindre enn 0,  ΔG < 0, har prossen vært spontan.

I dette tilfellet (T er konstant) er ΔG = ΔH - TΔS. 

Om prosessen har vært eksoterm (ΔH < 0)  kan prosessen være spontan (dvs ΔG < 0) om ikke TΔS > ΔH.  T er alltid > 0 mens  ΔS kan være både positiv eller negativ.

Om prosessen har vært endoterm (ΔH > 0)  kan prosessen være spontan (dvs ΔG < 0) om TΔS > ΔH.  T er alltid > 0 mens  ΔS kan være både positiv eller negativ. Vi ser at selv en endoterm prosess kan være spontan om  ΔS er positiv og temperaturen høy slik at  TΔS >  ΔH.

Verdien av H, G og S  for mange kjemiske stoffer er gitt i tabeller. 

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

Har du spørsmål om artikkelen? Skriv her, så får du svar fra fagansvarlig eller redaktør.

Du må være logget inn for å kommentere.