Come calcolare l'entropia e l'entalpia

La termodinamica è lo studio della relazione tra energia e lavoro, e l'entalpia e l'entropia rappresentano in tal caso i fattori centrali di questa branca della fisica. L'entalpia ad esempio è il contenuto di calore di un sistema che entra o esce durante una reazione chimica. Per quanto riguarda invece l'entropia il cambiamento si verifica nella dispersione di energia, per cui la proprietà è conosciuta con tale l'appellativo. Dopo questa lunga e doverosa premessa, nei passi successivi della guida vediamo come calcolare l'entalpia e l'entropia nella termodinamica.

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Quando nella termodinamica si spiega il concetto dell'energia presente nelle molecole e che subiscono un cambiamento si parla di '"entalpia interna" o anche "entalpia del sistema". Queste due frasi si riferiscono alla stessa cosa ed in parole povere, i cambiamenti di energia che abbiamo visto nell'introduzione alla termodinamica sono legati proprio all'entalpia. Nello specifico si tratta di verificare la reazione equivalente della quantità di energia persa o acquisita durante la reazione. Quest'ultima viene tra l'altro favorita se l'entalpia del sistema diminuisce rispetto alla reazione stessa, per cui in tal caso i legami nei reagenti si rompono e se ne creano dei nuovi con una conseguente rinnovata energia.

In riferimento sempre all'entalpia vediamo adesso nel dettaglio come si calcola, supponendo di voler sapere la combustione del metano. Con questo termine si intende conoscere il gas che brucia nell'aria ed il quantitativo che agisce con l'ossigeno. I prodotti degli idrocarburi che bruciano sono per lo più anidride carbonica e acqua. L'atomo di carbonio nel metano (CH 4) viene incorporato in una molecola di anidride carbonica, mentre gli atomi di idrogeno vengono invece assuefatti nelle molecole d'acqua. Nel metano ci sono tra l'altro quattro atomi di idrogeno, quindi in tal caso per conoscere l'entalpia basta considerare due numeri, ovvero quelli corrispondenti ad altrettante molecole di ossigeno. A questo punto avendo seppur sinteticamente esaurito il concetto di entalpia, prima di leggere il passo successivo della presente guida e parlare dell'entropia, ecco un esempio di calcolo. L?entalpia di una reazione si calcola applicando la presente formula: ?H°r = ?n?Hf°prodotti ? ?n?Hf°reagenti, dove per n si intendono i coefficienti dell?equazione chimica mentre il simbolo ? indica la somma.

Per spiegare in modo semplice e chiaro il concetto di entropia, basta dire che l'energia dispersa tra le molecole di acqua si trasmette a tutti gli stati molecolari presenti in un corpo solido come il ghiaccio. In questo caso quando le due sostanza si mescolano tra loro si verifica il cambiamento, poiché si genera una dispersione di energia. Per calcolare la formula corretta dell'entropia, basta in tal caso attenersi alla seguente equazione ossia ?S = ?Q/T, dove ?Q indica la quantità di calore scambiata con l'esterno durante la reazione, mentre per T si intende la temperatura assoluta con cui è avvenuto il suddetto scambio di calore.

• Concetto di entropia
• Concetto di entalpia