อุณหพลศาสตร์กับจลนศาสตร์
ทั้งอุณหพลศาสตร์และจลนศาสตร์เป็นหลักการทางวิทยาศาสตร์ที่ดึงรากฐานมาจากวิทยาศาสตร์กายภาพและได้นำพาความก้าวหน้ามากมายในด้านวิทยาศาสตร์ โดยการประยุกต์ใช้งานในสาขาวิชาวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมศาสตร์มากมาย คำศัพท์สองคำนี้สอดคล้องกันอย่างแท้จริงในวิทยาศาสตร์เคมีและมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิด
เพิ่มเติมเกี่ยวกับเทอร์โมไดนามิกส์
ชื่อ 'เทอร์โมไดนามิกส์' เองแนะนำความหมายของคำที่สามารถเรียกว่า 'เทอร์โม' ที่เกี่ยวข้องกับอุณหภูมิและ 'ไดนามิก' ที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลง ดังนั้นจึงสามารถคิดได้อย่างหลวม ๆ ว่าเป็นการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นเนื่องจากอุณหภูมิการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้อาจเป็นได้ทั้งทางกายภาพและ/หรือทางเคมี การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นทางเคมีเรียกว่า 'ปฏิกิริยาเคมี' และทำให้เกิดอุณหพลศาสตร์ทางเคมี
ในการอ้างอิงทั่วไปมากขึ้น อุณหพลศาสตร์สามารถอธิบายได้ว่าเป็นหลักการที่เกี่ยวข้องกับร่างกาย/สถานะและกระบวนการ โดยปกติกระบวนการที่เกี่ยวข้องคือการถ่ายโอนพลังงาน ซึ่งสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่มที่แตกต่างกัน เช่น ความร้อนและการทำงาน หากสถานะพลังงานหนึ่งเปลี่ยนเป็นอีกสถานะหนึ่ง แสดงว่างานเสร็จสิ้นแล้ว พลังงานนั้นเป็นความสามารถในการทำงาน หากพลังงานของระบบเปลี่ยนแปลงเนื่องจากความแตกต่างของอุณหภูมิ แสดงว่ามีความร้อนไหลออกมา
ดังนั้น อุณหพลศาสตร์จึงเกี่ยวข้องกับพลังงานเป็นหลัก และไม่ได้ให้คำอธิบายใดๆ เกี่ยวกับอัตราการเกิดขึ้นของการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ ความแตกต่างของอัตราและพลังงานที่เกี่ยวข้องกับสถานะ/ร่างกายและกระบวนการนี้ชัดเจนมากในขอบเขตของวิทยาศาสตร์เคมี ซึ่งอุณหพลศาสตร์เกี่ยวข้องกับพลังงานและตำแหน่งของสมดุลของปฏิกิริยาเคมีเท่านั้น
ตำแหน่งของสมดุลคือตำแหน่งที่ทั้งสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์มีอยู่ และความเข้มข้นของทุกสายพันธุ์ที่เกี่ยวข้องยังคงอยู่โดยไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อเวลาผ่านไป และมีความเฉพาะเจาะจงสำหรับปฏิกิริยาเฉพาะเมื่อทำปฏิกิริยาภายใต้สภาวะมาตรฐาน อุณหพลศาสตร์อาจคาดการณ์ว่าปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นอย่างแน่นอนเพราะพลังงานของผลิตภัณฑ์น้อยกว่าของสารตั้งต้น อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติ อาจต้องใช้หลักการจลนศาสตร์เพื่อทำให้ปฏิกิริยาเกิดขึ้นในอัตราที่เห็นได้ชัดเจน
เพิ่มเติมเกี่ยวกับจลนศาสตร์
จลนศาสตร์มักเกี่ยวข้องกับสาขาวิทยาศาสตร์เคมี ดังนั้นจึงเกี่ยวข้องกับความเร็วของปฏิกิริยาเคมีที่อาจเกิดขึ้นหรือถึงจุดสมดุลทางเคมีได้เร็วแค่ไหน พารามิเตอร์ต่างๆ เกี่ยวข้องกับการควบคุมอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี
โมเลกุลที่เกี่ยวข้องต้องชนกับพลังงานที่เพียงพอและในทิศทางที่ถูกต้อง เงื่อนไขใด ๆ ที่ตรงตามข้อกำหนดนี้จะเพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีมีอุปสรรคด้านพลังงานสำหรับปฏิกิริยาเคมีใด ๆ ที่จะเกิดขึ้น นี้เรียกว่าพลังงานกระตุ้น พลังงานของโมเลกุลควรมากกว่าพลังงานนี้เพื่อให้เกิดปฏิกิริยา การเพิ่มอุณหภูมิจะเพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยาโดยการจัดหาพลังงานที่มากกว่าพลังงานกระตุ้นไปยังเศษส่วนของโมเลกุลที่สูงขึ้น การเพิ่มพื้นที่ผิวทำให้เกิดการชนกันมากขึ้น และการเพิ่มความเข้มข้นจะเพิ่มจำนวนโมเลกุลที่ทำปฏิกิริยา ซึ่งจะเป็นการเพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยา ตัวเร่งปฏิกิริยาถูกใช้เพื่อลดอุปสรรคพลังงานกระตุ้นและด้วยเหตุนี้จึงเป็นเส้นทางที่ง่ายสำหรับปฏิกิริยาที่จะเกิดขึ้น
อุณหพลศาสตร์กับจลนศาสตร์