Entalpía
La entalpía es la magnitud termodinámica cuya variación equivale al calor intercambiado a presión constante.
La entalpía (H) es una magnitud termodinámica que mide el contenido energético de un sistema, incluyendo su energía interna y el trabajo asociado a su presión y volumen. Su variación, ΔH, coincide con el calor intercambiado a presión constante, por lo que es la herramienta fundamental para estudiar reacciones químicas y cambios de estado que ocurren al aire libre.
¿Qué es la entalpía?
El término procede del griego enthalpein, «calentar dentro», y se atribuye al físico neerlandés Heike Kamerlingh Onnes a comienzos del siglo XX. La entalpía suma dos contribuciones: la energía interna (U) del sistema, que reúne la energía cinética y potencial de sus partículas, y el término p·V, que representa el trabajo necesario para «hacer sitio» al sistema frente a la presión exterior.
Como muchos procesos de laboratorio y de la naturaleza se producen abiertos a la atmósfera, es decir, a presión prácticamente constante, la entalpía resulta más práctica que la energía interna. Es una función de estado: su valor depende solo del estado actual del sistema, no del camino seguido para llegar a él.
Fórmula y unidades
| Magnitud | Símbolo | Unidad (SI) |
|---|---|---|
| Entalpía | H | julio (J) |
| Energía interna | U | julio (J) |
| Presión | p | pascal (Pa) |
| Volumen | V | metro cúbico (m³) |
| Entalpía molar de reacción | ΔH | kJ/mol |
En química se expresa casi siempre en kilojulios por mol (kJ/mol). Las condiciones estándar se denotan con el superíndice ° (ΔH°) y suelen referirse a 1 bar y, por convención, 25 °C (298 K).
Entalpía y calor: procesos endotérmicos y exotérmicos
- Proceso exotérmico (ΔH < 0): el sistema desprende calor al entorno. Ejemplos: la combustión del metano o la congelación del agua.
- Proceso endotérmico (ΔH > 0): el sistema absorbe calor del entorno. Ejemplos: la fusión del hielo o la evaporación del agua.
Es importante no confundir la entalpía con el calor: el calor es energía en tránsito, mientras que la entalpía es una propiedad del sistema. Solo a presión constante, la variación de la primera iguala el calor transferido.
Tipos de entalpías habituales
- Entalpía de formación (ΔH°f): la que acompaña a la formación de un mol de compuesto a partir de sus elementos en estado estándar. Por definición, vale cero para los elementos puros en su forma más estable.
- Entalpía de combustión: calor liberado al quemar un mol de sustancia. Para el metano, CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O, ΔH° ≈ −890 kJ/mol.
- Entalpía de cambio de estado: fusión del agua, 6,01 kJ/mol; vaporización del agua a 100 °C, 40,7 kJ/mol.
- Entalpía de reacción: ΔH de una reacción completa, calculable como la suma de las entalpías de formación de los productos menos la de los reactivos.
Ley de Hess
Como la entalpía es función de estado, la variación total de una reacción es la misma tanto si ocurre en un solo paso como si lo hace en varios. Esta es la ley de Hess, enunciada en 1840 por Germain Hess, y permite calcular entalpías imposibles de medir directamente sumando las de otras reacciones conocidas.
Aplicaciones
- Cálculo de la energía liberada en combustibles, motores y centrales térmicas.
- Diseño de procesos industriales, reactores y sistemas de refrigeración.
- Estudio de cambios de fase, como la evaporación o la fusión.
- Nutrición y bioquímica, al valorar la energía de los alimentos.
La entalpía forma parte de la termodinámica junto con la entropía, y ambas deben tenerse en cuenta para saber si un proceso es espontáneo.
Ejercicios resueltos
1. Un gas aumenta su energía interna en 150 J mientras se expande 2,0 · 10⁻³ m³ a la presión constante de 1,0 · 10⁵ Pa. Calcula ΔH.
ΔH = ΔU + p·ΔV = 150 + (1,0 · 10⁵ · 2,0 · 10⁻³) = 150 + 200 = 350 J.
2. ¿Cuánta entalpía hay que aportar para calentar 500 g de agua de 20 °C a 80 °C a presión constante? (c = 4,184 J/(g·K))
ΔH = Q = m·c·ΔT = 500 · 4,184 · 60 = 125 520 J ≈ 125,5 kJ.
3. Con ΔH°(C + O₂ → CO₂) = −393,5 kJ y ΔH°(C + ½ O₂ → CO) = −110,5 kJ, calcula ΔH° de CO + ½ O₂ → CO₂.
Por la ley de Hess: ΔH° = −393,5 − (−110,5) = −283,0 kJ. Reacción exotérmica.
4. ¿Qué calor se libera al quemar 2 mol de metano con ΔH° = −890 kJ/mol?
ΔH = 2 · (−890) = −1780 kJ. Se liberan 1780 kJ al entorno.
Preguntas frecuentes
¿Qué es la entalpía en palabras sencillas?
Es la energía total que contiene un sistema, contando su energía interna y la necesaria para ocupar su volumen frente a la presión exterior. Su variación indica el calor intercambiado a presión constante.
¿Cómo se calcula la entalpía?
Con H = U + p·V. En la práctica se calculan variaciones: ΔH = ΔU + p·ΔV, o bien con las entalpías de formación de productos y reactivos.
¿Qué significa que ΔH sea negativa?
Que el proceso es exotérmico: el sistema libera calor al entorno. Si ΔH es positiva, el proceso es endotérmico y absorbe calor.
¿En qué unidades se mide la entalpía?
En julios en el Sistema Internacional. En química se usa kJ/mol para la entalpía molar de reacciones.
¿Cuál es la diferencia entre entalpía y entropía?
La entalpía mide el contenido energético y el calor a presión constante; la entropía mide el grado de desorden o dispersión de la energía. Juntas determinan la espontaneidad de un proceso.
Referencias
- Atkins, P. y de Paula, J. Physical Chemistry. Oxford University Press.
- Tipler, P. A. y Mosca, G. Física para la ciencia y la tecnología. Reverté.
- Çengel, Y. A. y Boles, M. A. Termodinámica. McGraw-Hill.
Cómo citar este artículo
Equipo de Conceptualia. (2026). «Entalpía». Conceptualia. https://conceptualia.es/ciencias-naturales/fisica/entalpia/
