Co znamená Enthalpy?

Standardní definice: Entalpie je měření energie v termodynamickém systému. Je to termodynamická veličina ekvivalentní vnitřní energii systému plus součin tlaku a objemu.

$ H = U + PV $

Stručně řečeno, Termín $ U $ lze interpretovat jako energii potřebnou k vytvoření systému a výraz $ PV $ jako energii, která by byla potřebná k „uvolnění místa“ systému, pokud tlak prostředí zůstal konstantní.

Když například systém $ n $ molů plynu o objemu $ V $ při tlaku $ P $ a teplotě $ T $, je vytvořen nebo uveden do současného stavu z absolutní nuly, musí být energie dodávána rovna jeho vnitřní energii $ U $ plus $ PV $, kde $ PV $ je práce prováděná při tlačení proti atmosférickému tlaku.

Více o entalpii:

1) Celková entalpie systému H nemůže měřit přímo. Samotná entalpie je termodynamický potenciál, takže abychom mohli změřit entalpii systému, musíme odkazovat na definovaný referenční bod; proto měříme změnu entalpie, $ \ Delta H $.

2) V základní fyzice a statistické mechanice může být zajímavější studovat vnitřní vlastnosti systému, a proto se používá vnitřní energie. Ale v základní chemii se experimenty často provádějí při konstantním atmosférickém tlaku a práce tlaku a objemu představuje energetickou výměnu s atmosférou, která není přístupná ani kontrolovatelná, takže $ \ Delta H $ je výraz zvolený pro reakční teplo .

3) K odstranění částic z okolí, aby se vytvořil prostor pro vytvoření systému, za předpokladu, že tlak $ P $ zůstane konstantní; toto je termín $ PV $. Dodaná energie musí také zajišťovat změnu vnitřní energie $ U $, která zahrnuje aktivační energie, ionizační energie, energie míchání, energie odpařování, energie chemických vazeb atd.

Společně to představuje změnu entalpie $ U + PV $. U systémů s konstantním tlakem a bez práce mimo PV $ $ je změnou entalpie teplo přijímané systémem.

U jednoduchého systému se stálým počtem částic, rozdíl v entalpii je maximální množství tepelné energie odvozené z termodynamického procesu, při kterém je tlak udržován konstantní.

(Zdroj: )

Otázka OP –

Co znamená „uvolnit místo“? –

Například sedíte na židli. Pak vstanete a natáhnete ruce. Tím přemístíte trochu vzduchu, abyste si vytvořili místo pro sebe. Podobně plyn funguje, aby přemístil jiné plyny nebo jakýkoli jiný omezení, aby si vytvořil prostor pro sebe. Aby to bylo srozumitelnější, představte si, že jste obsaženi v krabici, která je dost velká na to, aby vás pojala. Nyní se snažíte natáhnout ruce. Určitě budete muset udělat hodně práce, abyste úplně natáhli ruce. Vzduch je jako th je pole, s výjimkou vzduchu musíte udělat zanedbatelnou práci, abyste si udělali místo.

Komentáře

• Entalpie se nepoužívá pouze pro laboratorní experimenty . Používá se v celém chemickém průmyslu ke kvantifikaci teplotních změn a energetických požadavků zařízení pro kontinuální zpracování ve velkém měřítku.
• Velmi pěkné vysvětlení (+1)
• @EricDuminil: Nesprávně. Změna tepla je procesní množství.Teplo je neměřitelné, takže nemůže být žádným druhem množství.
• @EricTowers: Šíříte dezinformace ‚. ‚ Řeknu to znovu: teplo je procesní množství (jiný termín je procesní funkce). Je to ‚ jednoduše množství energie proudící z jednoho těla do druhého v důsledku teplotního rozdílu mezi těly. Určitě jde o množství, ale ‚ s je definováno pro proces, nikoli pro tělo. “ Změnu tepla “ nelze definovat. Můžete však vypočítat množství přeneseného tepla během procesu výpočtem změny teploty jednoho ze dvou těles. Je mi smutno, že váš komentář byl schválen, protože obě věty jsou zcela špatné.
• Pokud mám izolovanou nádobu, která má jiný tlak než vnější, pak to, co je $ P $ v entalpii plynu uvnitř kontejner? Pokud je to ‚ s tlakem prostředí ‚, proč to má význam pro uzavřený systém? Pokud ‚ s tlakem uvnitř kontejneru, jak funguje toto vysvětlení prostředí?

Skvělá analogie od Daniela Schroedera :

• Chcete-li přivolat králíka, musí ho kouzelník „postavit“ se vší energií skládá se z. Musí poskytnout svou vnitřní energii $ U $ .

• Nejprve však musí odtlačit veškerý vzduch, který mu stojí v cestě. To vyžaduje určitou práci $ W = pV $ . Celková energie, kterou musí utratit, je $ U + pV $ . Pojďme to nazvat enthalpy $ H $ .

$$ H = U + pV $$

• Ale okolí může trochu mu pomozte. Teplý vzduch mu může poskytnout nějakou energii, zatímco pracuje na přivolání, přidáním tepla $ Q = TS $ . Jedinou energii, kterou ve skutečnosti má musí utratit sám sebe je proto $ U + pV-TS $ . Pojďme to nazvat potřebnou volnou energií , nebo Gibbsova volná energie $ G $ .

$$ G = H-TS $$

Komentáře

• Daniel Schroeder ‚ s Úvod do tepelné fyziky je nejlepší!
• @Steeven, to byla nejlepší analogie, jakou jsem kdy o Gibbsově energii nebo entalpii četl. Kdybych byl tazatelem, označil bych to jako svoji preferovanou odpověď. Udělali jste mi den

Entalpie odpovídá za energii spojenou s masovým tokem do / z otevřeného prostoru termodynamický systém.

Specifická entalpie h (entalpie na jednotku hmotnosti) je h = u + pv, kde u je specifická vnitřní energie, p je tlak a v je specifický objem. V energetické bilanci otevřeného systému je energie přidaná do / odebraná ze systému hmotnostním tokem zohledněna vzhledem k entalpii dovnitř / ven ze systému. Termín pv se nazývá toková energie z Euleriánského hlediska – fixovaného v prostoru – jak se používá pro otevřený termodynamický systém. (Z lagraniánského hlediska – po pevné hmotě – pv se nazývá toková práce.)

Specifická energie spojená s hmotnostním tokem je obecně h + V2 / 2 + gZ, kde V je rychlost g je zrychlení gravitace a Z je elevace. Toto zohledňuje kromě entalpie také kinetickou a potenciální energii na jednotku hmotnosti pro hmotnost proudící dovnitř / ven z otevřeného termodynamického systému.

U uzavřeného termodynamického systému (bez hromadného toku dovnitř / ven) je entalpie spojené s procesem konstantního tlaku.

U uzavřeného systému Q − W = ΔU, kde Q je teplo přidané do systému, W je práce prováděná systémem a ΔU je změna vnitřní energie, U, systému. V případě, že se při konstantním tlaku pomalu přidává teplo, je práce systému pΔV a pro konstantní tlak je to Δ (pV). Proto Q = ΔH. H je entalpie systému rovná U + pV, kde p je tlak a V je objem. ΔH je změna entalpie uzavřeného systému.

Navrhuji, abyste si přečetli dobrý text o termodynamice, například jeden od Sonntag a Van Wylen.

Myslím, že to, co říká váš profesor, má smysl a je velmi jednoduché.

Opravdu nerozumím vaší rovnici (a díky tomu by moje odpověď nemohla „uspokojit“ vaši otázku podle vašeho očekávání odpovědi). Slyšte mě prosím.

Entalpie je ve skutečnosti „energetický obsah“.Ale vidíte, jde o to, že „energie“ (schopnost pracovat) je pojem, který je příliš abstraktní, nemůžeme poukázat na to, co je to vlastně energie. Místo toho to vědci popisují pomocí „předpokladů“, které ukazují mechanismus energie. Jedním z těchto předpokladů jsou jevy tepla.

Teplo je něco, co můžeme cítit, a vědci se domnívají, že teplo je „formou“ energie, takže pomocí tepla představují energii tak, jak mohou „měřit“. teplo pozorováním změny teploty objektu.

V současné době je moje úroveň vzdělání pre-univerzitní a díky tomu mi bylo řečeno „předpokládat“, že je nemožné najít energii obsah „věci“ (změřte množství tepla, které přenáší), ale osobně se domnívám, že je to možné pouze za „přísného prostředí“, a bylo by to velmi obtížné. Proto je obecné pravidlo takovým druhem předpoklad.

Protože obecným pravidlem je „přesná entalpie (energetický obsah) věci není známa“), energetický obsah věci nemůžeme najít. Pokud však objekt zažije určitou změnu, například se otáčky motoru zpočátku zvyšují pomalu, můžeme porovnávat teplo vyrobené z počáteční i konečné rychlosti otáčení, takže může odvodit změnu entalpie, což je změna energetického obsahu (nebo množství změny tepla).

Je možné najít změnu entalpie (změna energetického obsahu nebo množství změny tepla), pokud existují jiné „proměnné“, jako je měrná tepelná kapacita, hustota vody (množství $ \ rm H_2O $ přítomné v určitém objemu) a tlak zůstává konstantní.

Myslím, že to stačí, protože se ptáte pouze na to, co je entalpie a co je změna entalpie. Ještě jedna věc, $ H $ je symbol obsahu tepla a $ \ Delta H $ je symbol množství změny tepla.

Body k poznámce:

• Entalpie je energetický obsah

• Energie je vágní pojem

• K vyjádření energie se používá teplo

• Entalpie je tedy tepelný obsah

• Nemůžeme určit, jaké je přesné množství energie / tepelného obsahu (entalpie, $ H $) v věc

• Můžeme ale měřit energetickou změnu / tepelný obsah (změna entalpie, $ \ Delta H $), která se buď zvýší, nebo sníží

P / s: Pro mě je myšlenka entalpie trochu chaotická, zejména pokud jde o způsob, jakým lidé tuto myšlenku vysvětlují pomocí svého takzvaného „sofistikovaného“ slova.

Komentáře

• Zdá se, že téměř naznačujete, že vnitřní energie a entalpie jsou totéž.
• Je nám líto, ale energie není vágní pojem. Má přesné vzorce, které umožňují teoretický výpočet a přesné způsoby měření.
• Celá fyzika je také “ příliš abstraktní „. Nejsem si ‚ jistý, jestli to fyziku “ vágně „.
• Další komentář: ‚ nelze cítit teplo. Cítíte teplotní rozdíl mezi pokožkou a prostředím, které NENÍ teplo.