Afinal, o que é entalpia? A entalpia é uma grandeza física que representa a quantidade total de energia térmica contida em um sistema, sendo necessária para compreender reações químicas e fenômenos que envolvem trocas de calor.
Em termos simples, ela indica a energia armazenada sob forma de calor quando ocorre uma transformação sob pressão constante, como nas reações que liberam ou absorvem energia.
A variação de entalpia (ΔH) mostra se um processo é exotérmico (libera calor, ΔH negativo) ou endotérmico (absorve calor, ΔH positivo). Esse conceito é muito importante na termodinâmica, pois permite calcular o balanço energético de reações químicas, processos industriais e fenômenos naturais.
Sou Daiane de Souza, jornalista e técnica em Química pelo Instituto Federal Catarinense (IFC), e vou ensinar mais sobre conceitos de física e química de forma simples para que você compreenda como a energia se transforma em nosso dia a dia.
Vem comigo e confira guia completo sobre endotérmico e exotérmico na entalpia!
O que é entalpia e significado?
A entalpia (H) é uma grandeza termodinâmica que representa a quantidade total de energia térmica contida em um sistema, especialmente em processos que ocorrem sob pressão constante. Essa energia inclui tanto a energia interna (de movimento e interações das partículas) quanto o trabalho necessário para deslocar o ambiente devido à pressão.
Na física e na química, a entalpia é usada para analisar transformações energéticas que envolvem calor — como reações químicas, mudanças de estado físico e processos industriais. O conceito serve para compreender reações exotérmicas, que liberam calor (como a combustão), e reações endotérmicas, que absorvem calor (como a fotossíntese).
A entalpia não pode ser medida diretamente, mas sua variação (ΔH) pode ser determinada e fornece informações valiosas sobre o comportamento energético de um sistema, permitindo prever se uma reação libera ou consome energia.
Qual é a unidade de medida da entalpia no Sistema Internacional (SI)?
No Sistema Internacional de Unidades (SI), a entalpia é medida em joules (J), a mesma unidade usada para energia. Deste modo, ocorre porque a entalpia expressa energia térmica, uma forma de energia que pode ser transferida entre sistemas na forma de calor.
Em experimentos e cálculos químicos, também é comum expressar a entalpia em quilojoules (kJ) ou quilocalorias (kcal), principalmente quando se trata de grandes quantidades de energia.
A conversão mais usada é:
1 cal = 4,18 J
Por exemplo, a entalpia de combustão do metano é aproximadamente –890 kJ/mol, o que significa que, para cada mol de metano queimado, são liberados 890 quilojoules de energia.
Essas medições são essenciais para compreender a eficiência de processos químicos, o poder calorífico de combustíveis e o comportamento energético de reações em laboratório e na indústria.
O que representa a variação de entalpia (ΔH)?
A variação de entalpia (ΔH) representa a quantidade de calor trocada entre o sistema e o ambiente durante uma transformação que ocorre sob pressão constante.
Ela é calculada pela diferença entre a entalpia dos produtos e a dos reagentes:
ΔH = H(produtos) – H(reagentes)
- Se ΔH < 0, a reação é exotérmica, ou seja, libera calor.
- Se ΔH > 0, a reação é endotérmica, ou seja, absorve calor.
Por exemplo, a queima do gás natural libera energia para o ambiente, sendo uma reação exotérmica. O processo de fotossíntese, que utiliza energia solar para formar glicose, é endotérmico.
A variação de entalpia é uma das grandezas mais importantes da termodinâmica, pois indica se uma reação libera energia útil ou se necessita de energia para ocorrer.
Qual a diferença entre entalpia, energia interna e calor?
Embora estejam relacionadas, entalpia, energia interna e calor representam conceitos distintos na termodinâmica.
A energia interna (U) é a soma de todas as formas de energia microscópica de um sistema — incluindo energia cinética das partículas, energia potencial das ligações químicas e energia de vibração ou rotação molecular.
A entalpia (H), por sua vez, é a soma da energia interna com o produto da pressão pelo volume: H = U + p·V.
O calor (Q) não é uma forma de energia armazenada, e sim energia em trânsito, transferida entre corpos devido à diferença de temperatura.
Dessa forma, podemos dizer:
- Energia interna: energia total contida no sistema.
- Entalpia: energia total + trabalho de expansão.
- Calor: energia transferida entre sistemas.
Esses três conceitos são necessários para entender como a energia se comporta, se transforma e se conserva nos processos físicos e químicos do cotidiano e das indústrias.
Como identificar se uma reação é exotérmica ou endotérmica pela entalpia?
A entalpia é usada para identificar se uma reação química libera ou absorve energia na forma de calor. Para isso, analisamos o sinal da variação de entalpia (ΔH), que é a diferença entre a entalpia dos produtos e a dos reagentes:
ΔH = H(produtos) – H(reagentes)
Se o valor de ΔH for negativo, significa que os produtos possuem menos energia que os reagentes — portanto, a reação libera calor para o ambiente, sendo exotérmica. Um exemplo clássico é a combustão do gás metano, que aquece o ambiente ao liberar energia.
Quando ΔH é positivo, os produtos têm mais energia que os reagentes, indicando que o sistema absorveu calor do ambiente. Nesse caso, a reação é endotérmica, como ocorre na fotossíntese, em que a energia solar é absorvida para produzir glicose.
O que significa entalpia positiva e entalpia negativa?
A entalpia positiva (ΔH > 0) indica que a reação é endotérmica, ou seja, há absorção de calor do meio externo. Isso ocorre porque o sistema precisa de energia para quebrar as ligações químicas dos reagentes antes de formar os produtos. Exemplos incluem a fotossíntese e a dissolução de certos sais em água, que provocam resfriamento.
Por outro lado, a entalpia negativa (ΔH < 0) representa uma reação exotérmica, que libera energia para o ambiente. Esse tipo de processo ocorre espontaneamente e tende a aumentar a temperatura do meio, como nas combustões e neutralizações ácido-base.
O sinal da entalpia mostra a direção do fluxo de energia térmica:
- ΔH positivo: absorção de calor (endotérmica).
- ΔH negativo: liberação de calor (exotérmica).
Nesse artigo falamos sobre energia de Gibbs.
Como calcular a variação de entalpia em uma reação química?
A variação de entalpia (ΔH) é calculada a partir da diferença entre a soma das entalpias dos produtos e a dos reagentes:
ΔH = ΣH(produtos) – ΣH(reagentes)
Cada substância envolvida na reação possui uma entalpia padrão de formação (ΔHf°), geralmente fornecida em tabelas. Ao substituir esses valores na equação, é possível determinar se a reação é exotérmica ou endotérmica.
Por exemplo, para a combustão do hidrogênio: 2H₂(g) + O₂(g) → 2H₂O(l)
A entalpia dos produtos é menor que a dos reagentes, resultando em ΔH = –571,6 kJ/mol, caracterizando uma reação exotérmica.
Veja como calcular entalpia:
O que é entalpia de formação e como ela é determinada?
A entalpia de formação (ΔHf°) é a variação de entalpia associada à formação de 1 mol de uma substância a partir de seus elementos no estado padrão (25°C e 1 atm).
Por exemplo: C(s) + O₂(g) → CO₂(g)
A variação de entalpia dessa reação é a entalpia de formação do dióxido de carbono.
Ela é determinada experimentalmente em laboratórios por meio de calorímetros e fornece dados importantes para cálculos de outras reações químicas usando a Lei de Hess, que afirma que a variação total de entalpia independe do caminho da reação.
O que é entalpia de combustão e onde ela é usada?
A entalpia de combustão (ΔHc) representa a quantidade de calor liberada na queima completa de 1 mol de uma substância em presença de oxigênio, formando dióxido de carbono e água.
Por exemplo:
CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(l)
ΔHc = –890 kJ/mol
Esse valor mostra que a combustão do metano libera 890 kJ de energia por mol queimado.
A entalpia de combustão é usada em áreas como engenharia, termodinâmica e indústria energética, pois permite avaliar o poder calorífico de combustíveis, como gasolina, etanol e gás natural, auxiliando na otimização de processos e no desenvolvimento de fontes de energia mais efetivas.
Qual é a relação entre entalpia e a lei de Hess?
A Lei de Hess afirma que a variação total de entalpia de uma reação química é independente do caminho percorrido entre os reagentes e os produtos. Em outras palavras, o ΔH total depende apenas dos estados inicial e final, e não das etapas intermediárias.
Afinal, a entalpia é uma função de estado, o que significa que seu valor depende unicamente das condições do sistema, como pressão, temperatura e composição.
Graças à Lei de Hess, é possível calcular o ΔH de uma reação complexa a partir da soma das entalpias de outras reações mais simples, cujos valores já são conhecidos. Essa lei é utilizada na termoquímica para determinar variações de entalpia impossíveis de medir diretamente em laboratório.
Como a entalpia está relacionada com a energia dos reagentes e produtos?
A entalpia representa a quantidade total de energia armazenada nos reagentes e produtos de uma reação química. A variação de entalpia (ΔH) indica a diferença entre essas energias, mostrando se o sistema libera ou absorve calor.
Quando os produtos possuem menor energia que os reagentes, há liberação de calor — a reação é exotérmica (ΔH negativo). Quando os produtos têm maior energia, ocorre absorção de calor, sendo uma reação endotérmica (ΔH positivo).
Essa relação entre entalpia e energia química serve para compreender a estabilidade das substâncias e a espontaneidade das reações. Processos que liberam energia, por exemplo, tendem a ocorrer com maior facilidade, pois produzem sistemas mais estáveis.
O que é entalpia de neutralização?
A entalpia de neutralização é a variação de entalpia que ocorre durante uma reação entre um ácido e uma base, resultando na formação de sal e água.
Essas reações são exotérmicas, pois liberam calor ao ocorrerem sob pressão constante. Um exemplo é a neutralização entre ácido clorídrico e hidróxido de sódio:
HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H₂O(l)
ΔH = –57 kJ/mol
Esse valor é quase constante para reações de neutralização entre ácidos e bases fortes. Veja tudo sobre entropia.
O que diferencia entalpia de calor sensível e calor latente?
A principal diferença está na natureza da energia envolvida. A entalpia é uma grandeza termodinâmica que expressa a energia total de um sistema sob pressão constante, incluindo energia interna e trabalho de expansão.
Enquanto isso, o calor sensível é a quantidade de energia que provoca variação de temperatura sem mudar o estado físico, calculado por Q = m · c · ΔT.
O calor latente, por outro lado, é o calor absorvido ou liberado durante uma mudança de estado físico, sem alterar a temperatura, representado por Q = m · L.
E então, mais alguma dúvida sobre o que é entalpia?
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