¿Qué es la entalpía?
Conceptos básicos
En este tutorial aprenderás la definición y la ecuación de la entalpía. Además, aprenderás sobre algunas de sus aplicaciones, ya que se relaciona con la termodinámica.
Temas tratados en otros artículos
- Leyes de la termodinámica
- Calor específico
- Energía de red
- Reacciones de combustión
Definición de entalpía
La entalpía (H) tiene que ver con la termodinámica; es una función de estado utilizada en sistemas químicos y biológicos. Esto significa que la entalpía sólo depende de la energía final, la presión y el volumen, y no de la trayectoria que siguió el sistema para llegar al estado final. En la mayoría de los sistemas químicos basados en soluciones, donde la presión y el volumen permanecen constantes, la entalpía es igual a la energía interna del sistema, lo que significa que el cambio en la entalpía es el calor absorbido o liberado en un proceso termodinámico, como una reacción química. Esto se debe a la ley de conservación de la energía. Si la presión o el volumen cambian, por ejemplo si se produce un gas durante una reacción, entonces el cambio de entalpía ya no será igual al cambio de calor.
Fórmula de entalpía
Esta propiedad es la suma de la energía interna de un sistema y el producto de la presión y el volumen.
H = U + pV
H : Enthalpy
U : Internal energy of the system
p: Pressure
V: Volume
You also may see pV expressed as W, known as work.
H = U + W
La unidad de medida SI para la entalpía es el julio (J). Sin embargo, a veces puedes ver las unidades de caloría o unidad térmica británica (BTU).
Dependencia de la temperatura
Un factor que entra en juego a la hora de determinar la entalpía, aunque no se vea en las ecuaciones anteriores, es la temperatura. Los mismos reactantes en una reacción pueden variar en la cantidad de calor que pueden transferir cuando están a diferentes temperaturas. Además, los distintos reactantes pueden estar en distintas fases de la materia a distintas temperaturas ambiente, lo que también puede influir en la transferencia de calor.
Endotérmico frente a exotérmico
Cuando un proceso es endotérmico, absorbe calor al sistema. Esto hace que el valor de ΔH sea positivo. Por el contrario, cuando un proceso es exotérmico, libera calor al entorno. Recuerde que, aunque parezca que hay un cambio de energía, estas reacciones, como todas las reacciones químicas, obedecen a la ley de conservación de la energía.
En el mundo real se producen reacciones químicas en todas partes y hay varios ejemplos de entalpía en la vida cotidiana. Un ejemplo son los paquetes calientamanos portátiles. Estos paquetitos sufren una reacción de oxidación del hierro a presión constante en un sistema cerrado, razón por la cual, cuando se rompe el paquetito, se calienta rápida y fácilmente. Este es un ejemplo de reacción exotérmica porque el sistema libera energía en forma de calor. Otro ejemplo de entalpía puede verse en los compresores de los refrigeradores. Aquí se produce una reacción de vaporización, también bajo la condición exacta de presión constante. Se está utilizando y absorbiendo energía en el sistema en forma de calor a medida que los productos químicos refrigerantes se vaporizan en una cuestión endotérmica.
Problemas de práctica de entalpía
Problema 1
Cuando el vapor de agua se condensa en líquido, se libera calor al ambiente. Por tanto, ¿la condensación es exotérmica o endotérmica?
Problema 2
Considera la ecuación para el cambio en la energía libre de Gibbs:
ΔG = ΔH – TΔS
Si una determinada reacción química implica un cambio negativo en la entropía (ΔS < 0) y un cambio negativo en la energía libre de Gibbs (ΔG < 0), ¿es exotérmica o endotérmica? (Pista: como la temperatura se expresa en grados Kelvin, sabemos T < 0)
Soluciones a problemas de práctica de entalpía
1: Exotérmica
2: Exotérmica
Lecturas complementarias
Para repasar algunos problemas de ejemplo detallados sobre la entalpía, consulta nuestro artículo sobre la Ley de Hess.
Para aprender a calcular la entalpía, consulta varias técnicas diferentes en la página de Calcular la Entalpía.