VARMAFRÆÐI

HVARFVARMI

Öll efnasambönd hafa innri orku en það er þó ekki hægt að mæla með beinum hætti hve mikil þessi orka er. Það er hins vegar hægt að mæla hve mikil breyting verður á innri orku efnasambanda við efnahvarf. Fyrirbærið sem lýsir þessum orkubreytingum kallast hvarfvarmi. Hvarfvarmi efnahvarfs er samanlögð orka myndefnanna að frádreginni samanlagðri orku hvarfefnanna. Þessu er hægt að lýsa betur með þessari jöfnu og jöfnunni hér að ofan:

​

A + B (Hvarfefni) -> C + D (Myndefni)

​

​

LÖGMÁL HESS

Meginregla lögmáls Hess er að orkubreytingar í efnahvörfum eru óháðar ferli efnahvarfsins. Það þýðir að ekki skipti máli hvaða leið hvarfgangurinn fer, innri orka hvarfefnanna og myndefnanna breytist ekki við það og því breytist ekki hvarfvarminn.
Lögmál Hess gerir okkur kleift að meta orkubreytingar í flóknum og illmælanlegum efnahvörfum út frá orkubreytingunni sem á sér stað í einfaldari efnahvörfum sem auðvelt er að mæla, t.d. með jöfnunni sem minnst var á áðan.
Þetta lögmál er notað þannig að efnahvörf sem eru með þekkt varmagildi eru lögð saman og út frá því fæst orkubreyting fyrir efnahvarfið sem er óþekkt.

MÆLINGAR Á HVARFVARMA

Það eru til ýmsar aðferðir til þess að mæla magn orkubreytinga í efnahvörfum en algengast er að nýta varmabreytingu á vatni til þess að meta orkubreytingu efnahvarfs. Með þessari aðferð er hægt að blanda saman tveimur lausnum sem innihalda efnasambönd sem hvarfast saman og mæla hitastigsbreytinguna sem á sér stað. Eðlisvarmi vatns er 4186 J/kgK sem þýðir einfaldlega að það þarf 4186 Joule af orku til þess að hita eitt kíló af vatni um eina gráðu. Ef það á að finna orkuna sem losnar þegar efnahvarf átti sér stað er hægt að notast við jöfnuna:
Q = m * c * ΔT
Þarna stendur Q fyrir varmann, m fyrir massa hlutarins sem hitnar, c fyrir eðlisvarma hlutarins og ΔT fyrir hitabreytinguna.

VIRKJUNARORKA 

(SJÁLFGENG OG ÓSJALFGENG EFNAHVÖRF)

Efnahvörf geta annað hvort verið sjálfgeng eða ósjálfgeng. Þ.e.a.s. hvort þau gangi sjálfkrafa eða hvort utanaðkomandi krafta þarf til að drífa þau áfram. Almenna reglan er sú að útvermin hvörf eru oftast sjálfgeng en innvermin efnahvörf eru oftast ósjálfgeng. Undantekningar eru á þessu sem tengjast fyrirbærum eins og óreiðu og fríorku sem verður ekki farið út í hér.
Virkjunarorka efnahvarfs er mjög mikilvægur hluti varmafræðinnar. Virkjunarorka er t.d. ástæðan fyrir því að kol brenna ekki sjálfkrafa þegar þau komast í snertingu við súrefni. Það má líkja virkjunarorku við hól eða þröskuld sem efnahvarf þarf að komast yfir til þess að þetta tiltekna efnahvarf fari af stað.
Ef við tökum kol sem dæmi þá þarf það að fá ákveðið magn utanaðkomandi orku til þess að komst af stað, síðan getur efnahvarfið sjálft gefið orkuna sem þarf til að komast yfir virkjunarhólinn. Í þessum tilfellum er efnahvarfið sjálfgengt eftir að það er komið af stað.
Ef virkjunarþröskuldurinn er hins vegar hærri en heildaorkan sem losnar þarf að koma til ytri orka, t.d. með hitun, og þá er hvarfið ósjálfgengt.