Legge di Hess 1840

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Legge di Hess 1840

Entalpia

L'entalpia, solitamente indicata con H, è una funzione di stato di un sistema termodinamico largamente usata, soprattutto per quelle trasformazioni che avvengono a pressione costante in cui si ha solo lavoro di tipo meccanico poiché in queste condizioni la variazione di entalpia è numericamente uguale al calore assorbito dal sistema.

Per un sistema chiuso l'entalpia è definita come:

(1) $\operatorname H = U + pV$

dove U è l'energia interna del sistema, p la sua pressione e V il suo volume. L'entalpia risulta pertanto una grandezza termodinamica estensiva.

Per le variabili estensive è possibile introdurre le corrispondenti grandezze specifiche, ovvero normalizzate rispetto alla massa del sistema:

$u = \frac {U}{m}$ ; $h =\frac {H}{m}$ ; $v =\frac {V}{m}$ .

Con queste sostituzioni la (1) diventa dunque:

(2) $\operatorname h = u + pv$

Ricordando la prima legge della termodinamica per i sistemi chiusi:

(3a) $\operatorname \Delta U = Q - L$

(3b) $\operatorname \Delta u = q - l$

dove Q ed L rappresentano rispettivamente calore assorbito dal sistema e lavoro fatto da sistema. Nell'ipotesi di trasformazione quasi statica, ha senso parlare di variazione infinitesima delle proprietà che caratterizzano il sistema senza che la relazione perda di significato matematico. Differenziando la (1), la (3a) si ottiene:

(4) $\operatorname dH = dU + p dV + V dp$

(5) $\operatorname dU = \delta Q - \delta L$

L'uso del simbolo δ sta ad indicare che il calore ed il lavoro infinitesimo non sono differenziali esatti. Sostituendo al (5) nella (4) si ha:

(6) $\operatorname dH = \delta Q + (pdV - \delta L) + Vdp$

quest'ultima relazione non è altro che la scrittura della prima legge della termodinamica per sistemi chiusi per un tratto infinitesimo di trasformazione quasi statica in funzione dell'entalpia.

Nel caso, che capita molto spesso di studiare in chimica, di trasformazioni a pressione costante, e dove l'unico lavoro è quello meccanico di variazione del volume (ad esempio un pistone che comprime un cilindro), la (6) dice che la variazione di entalpia corrisponde esattamente alla variazione di calore:

(7) $\operatorname \Delta H = \Delta Q$

Legge di Hess

Questa legge, che fu enunciata per la prima volta dal chimico svizzero Germain Hess nel 1840, afferma: il ΔH di una reazione dipende soltanto dalla natura e dalla quantità delle specie di partenza e di quelle formate e non dalla via seguita dalla reazione. La sua formulazione è:

$\Delta H_{reazione} = \sum i \Delta H^{o}_{prodotti} - \sum i \Delta H^{o}_{reagenti}$

dove i sono i rispettivi coefficienti stechiometrici e ΔH° sono le entalpie molari standard (valori sperimentali).

Fonte: http://www.ingsimone.altervista.org/macchine/Entalpia.doc

Sito web da visitare: http://www.ingsimone.altervista.org/

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