Per comprendere la termodinamica, l'entalpia e l'entropia sono due concetti fondamentali che nessuno può perdere. Conoscere la differenza tra entalpia ed entropia non solo ci aiuta a superare il nostro esame di scienze, ma fornisce anche una spiegazione razionale per molti processi a cui assistiamo nella nostra vita quotidiana. Dalle fasi mutevoli al trasferimento di energia in un singolo stato, la termodinamica può spiegare tutto.
Entalpia vs Entropia
La differenza tra entalpia ed entropia è che l'entalpia è la misura dell'energia totale di un sistema che è la somma dell'energia interna e del prodotto di pressione e volume. D'altra parte, l'entropia è la quantità di energia termica in un sistema che non è disponibile per la sua conversione in lavoro.
L'entalpia di un sistema termodinamico è definita come una funzione di stato calcolata a pressione costante (grande atmosfera aperta). L'unità di entalpia è la stessa dell'energia, cioè J nell'unità SI perché è la somma dell'energia interna di un sistema e il prodotto di pressione e variazione di volume. L'entalpia totale di un sistema non può essere misurata direttamente. Quindi, misuriamo la variazione dell'entalpia di un sistema.
In parole semplici, l'entropia è la misura della casualità o del caos in un sistema. È una proprietà estensiva, il che significa che il valore dell'entropia cambia in base alla quantità di materia presente nel sistema. Se un sistema è altamente ordinato (meno caotico) allora ha una bassa entropia e viceversa. L'unità SI dell'entropia è J⋅K−1.
Tabella di confronto tra entalpia ed entropia
| Parametri di confronto | entalpia | entropia |
| Definizione | L'entalpia è la somma dell'energia interna e del prodotto della pressione e del volume di un sistema termodinamico. | L'entropia è la quantità di energia termica di un sistema che non è disponibile per la conversione in lavoro meccanico o utile. |
| Misurazione | L'entalpia totale di un sistema non può essere misurata direttamente, quindi calcoliamo la variazione di entalpia. | La misurazione dell'entropia di un sistema si riferisce alla quantità di disordine o caos presente in un sistema termodinamico. |
| Unità | L'unità SI dell'entalpia è la stessa dell'energia quindi può essere misurata in J. | L'unità SI dell'entropia per l'unità di massa è J⋅K−1kg−1 e per l'entropia per unità di quantità di sostanza è J⋅K−1mol−1. |
| Simbolo | L'entalpia è indicata da H. | L'entropia è indicata da S. |
| Storia | Uno scienziato di nome Heike Kamerlingh Onnes ha coniato il termine "entalpia". | Un fisico tedesco chiamato Rudolf Clausius ha coniato il termine "entropia". |
| Condizioni favorevoli | Un sistema termodinamico favorisce sempre l'entalpia minima. | Un sistema termodinamico preferisce sempre la massima entropia. |
Cos'è l'entalpia?
L'entalpia è una proprietà termodinamica che si riferisce alla somma dell'energia interna e del prodotto di pressione e volume di un sistema. L'entalpia di un sistema indica la sua capacità di rilasciare calore e quindi ha la stessa unità dell'energia (joule, calorie, ecc.). L'entalpia è indicata da H.
Non è possibile calcolare l'entalpia totale di un sistema in quanto è impossibile conoscere il punto zero. Quindi, la variazione di entalpia viene calcolata tra uno stato e l'altro quando la pressione è costante. La formula dell'entalpia è H = E + PV dove E è l'energia interna di un sistema, P è la pressione e V è il volume.
C'è molto significato dell'entalpia in un sistema termodinamico in quanto determina se una reazione chimica è endotermica o esotermica. Viene anche utilizzato per calcolare il calore di reazione, la potenza minima richiesta per un compressore, ecc.
Che cos'è l'entropia?
L'entropia è una proprietà estesa ed è la misura della casualità o del caos in un sistema termodinamico. Il valore dell'entropia cambia con il cambiamento della quantità di materia nel sistema. L'entropia è indicata da S e le unità comuni di entropia sono joule per kelvin J⋅K−1 o J⋅K−1kg−1 per l'entropia per unità di massa. Poiché l'entropia misura la casualità, un sistema altamente ordinato ha una bassa entropia.
Esistono diversi metodi per calcolare l'entropia di un sistema. Ma due dei modi più comuni sono il calcolo dell'entropia di un processo reversibile e di un processo isotermico. Per calcolare l'entropia di un processo reversibile, la formula è S = kB ln W dove kB è la costante di Boltzmann e il suo valore è pari a 1.38065 × 10-23 J/K e W è il numero di stati possibili. Per calcolare l'entropia di un processo isotermico, la formula è ΔS = ΔQ / T dove ΔQ si riferisce alla variazione di calore e T è la temperatura assoluta del sistema in Kelvin.
Lo scioglimento del ghiaccio nell'acqua seguito dalla sua vaporizzazione in vapore è un esempio di aumento del caos e diminuzione dell'entropia. Quando il cubetto di ghiaccio acquista energia, l'energia termica allenta la sua struttura per formare liquido e quindi aumenta il caos nel sistema. Una cosa simile accade quando il liquido viene trasformato in uno stato di vapore. Ma, mentre ci si concentra sul sistema, l'entropia diminuisce mentre aumenta l'entropia dell'ambiente circostante.
Principali differenze tra entalpia ed entropia
Conclusione
Comprendere la differenza tra entalpia ed entropia è molto importante per ragionare su diversi processi in natura. Dalla fusione del ghiaccio alla risoluzione di complessi problemi di termodinamica, vengono applicati i concetti base di entalpia ed entropia.
Ma l'entalpia non può essere calcolata direttamente, quindi calcoliamo la sua variazione tra due fasi. D'altra parte, l'entropia è calcolata come il grado di casualità in un sistema. Quando un sistema guadagna energia, il disordine aumenta e l'entropia diminuisce e viceversa.
