Entalpía para niños
La entalpía (se pronuncia en-tal-PÍA) es un concepto importante en la termodinámica, que es la ciencia que estudia el calor y la energía. Se representa con la letra mayúscula H. La palabra "entalpía" viene del griego y significa "agregar calor".
Imagina que tienes un sistema, como un vaso de agua o una reacción química. La entalpía nos ayuda a entender la cantidad de energía que ese sistema intercambia con lo que lo rodea, especialmente cuando los procesos ocurren a una presión constante. Es como medir el calor que se libera o se absorbe en un experimento que se hace en un lugar donde la presión no cambia.
El físico neerlandés Heike Kamerlingh Onnes fue quien usó por primera vez el término "entalpía" a principios del XX. Antes, se usaban otros nombres para referirse a esta idea.
En el Sistema Internacional de Unidades, la entalpía se mide en julios (J), que es la misma unidad que se usa para la energía.
Existen diferentes tipos de entalpía. La entalpía termodinámica es la más común. También está la entalpía molar, que se refiere a la entalpía de una cantidad específica de sustancia llamada "mol".
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Contenido
¿Qué es la entalpía termodinámica?
La entalpía termodinámica, también conocida como "contenido de calor", es una propiedad que nos dice cuánta energía tiene un sistema. Se calcula sumando la energía interna (la energía que está dentro del sistema) y el producto de la presión por el volumen del sistema.
La fórmula para la entalpía es:
- H = U + P V
Donde:
- H es la entalpía.
- U es la energía interna del sistema.
- P es la presión del sistema.
- V es el volumen del sistema.
La entalpía es una propiedad "extensiva", lo que significa que depende del tamaño del sistema. Por ejemplo, un vaso grande de agua tendrá más entalpía que un vaso pequeño, si ambos están a la misma temperatura y presión.
¿Cómo cambia la entalpía?
Cuando un sistema cambia, su entalpía también puede cambiar. Si un proceso ocurre a presión constante y la composición del sistema no varía, el cambio en la entalpía está relacionado con el calor que se intercambia.
Por ejemplo, en muchas reacciones químicas, la presión se mantiene constante. En estos casos, el calor que se libera o se absorbe durante la reacción se puede entender como un cambio en la entalpía.
Entalpía en las reacciones químicas
La entalpía es muy útil para entender las reacciones químicas. Nos ayuda a saber si una reacción libera calor (es exotérmica) o si lo absorbe (es endotérmica).
- Una reacción exotérmica libera calor al ambiente. En este caso, la entalpía del sistema disminuye, por lo que el cambio de entalpía es negativo. Piensa en quemar madera: libera calor y la madera se transforma.
- Una reacción endotérmica absorbe calor del ambiente. Aquí, la entalpía del sistema aumenta, y el cambio de entalpía es positivo. Un ejemplo es cuando se disuelve una sal en agua y el vaso se enfría.
No podemos medir la entalpía total de un sistema directamente, pero sí podemos medir el cambio de entalpía (simbolizado como ΔH). Este cambio se calcula restando la entalpía inicial (de los materiales con los que se empieza) de la entalpía final (de los materiales que se obtienen).
- ΔH = Hfinal - Hinicial
En una reacción química:
- Hfinal es la entalpía de los productos (lo que se forma).
- Hinicial es la entalpía de los reactivos (lo que reacciona).
La entalpía de reacción (ΔrH) se calcula usando las entalpías de formación de los productos y los reactivos. La entalpía de formación de un elemento en su estado natural es cero.
Entalpía estándar
La variación de la entalpía estándar (H0) es el cambio de entalpía que ocurre en una reacción química bajo condiciones específicas y controladas, llamadas "condiciones estándar". Estas condiciones suelen ser una temperatura de 25 °C y una presión de 1 atmósfera.
Las unidades para la entalpía estándar son los kilojulios por mol (kJ/mol).
Existen diferentes tipos de entalpías estándar:
- Entalpía estándar de formación: Es el cambio de entalpía cuando se forma un mol de una sustancia a partir de sus elementos en sus estados más estables bajo condiciones estándar.
- Entalpía estándar de combustión: Es el cambio de entalpía cuando un mol de una sustancia se quema completamente en oxígeno bajo condiciones estándar.
- Entalpía estándar de neutralización: Es el cambio de entalpía cuando un ácido y una base reaccionan para formar agua y una sal bajo condiciones estándar.
Otros usos de la entalpía
La entalpía no solo se usa en química. También es importante en otras áreas, como la magnetohidrodinámica, donde se estudian las propiedades de los fluidos conductores de electricidad. En este campo, se busca aprovechar las diferencias de entalpía para generar electricidad.
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Véase también
En inglés: Enthalpy Facts for Kids
