Hvad betyder Enthalpy?

Standarddefinition: Enthalpy er en måling af energi i et termodynamisk system. Det er den termodynamiske mængde, der svarer til systemets indre energi plus produktet af tryk og volumen.

$ H = U + PV $

I en nøddeskal, Termen $ U $ kan fortolkes som den energi, der kræves for at oprette systemet, og termen $ PV $ som den energi, der kræves for at “gøre plads” til systemet, hvis miljøets pres forblev konstant.

Når et system f.eks. $ n $ mol af en gasvolumen $ V $ ved tryk $ P $ og temperatur $ T $, skabes eller bringes til sin nuværende tilstand fra absolut nul, skal energi tilføres lig med dens interne energi $ U $ plus $ PV $, hvor $ PV $ er arbejdet med at skubbe mod det omgivende (atmosfæriske) tryk.

Mere om Enthalpy:

1) Den samlede entalpi, H, for et system kan ikke måles direkte. Enthalpien i sig selv er et termodynamisk potentiale, så for at måle entalpi af et system skal vi henvise til et defineret referencepunkt; derfor måler vi ændringen i entalpi, $ \ Delta H $.

2) I grundlæggende fysik og statistisk mekanik kan det være mere interessant at studere systemets interne egenskaber, og derfor bruges den interne energi. Men i grundlæggende kemi udføres eksperimenter ofte ved konstant atmosfærisk tryk, og arbejdet med trykvolumen repræsenterer en energiudveksling med atmosfæren, der ikke kan tilgås eller styres, så $ \ Delta H $ er det udtryk, der vælges for reaktionsvarmen .

3) Der skal tilføres energi for at fjerne partikler fra omgivelser for at skabe plads til oprettelsen af systemet, forudsat at trykket $ P $ forbliver konstant; dette er $ PV $ sigt. Den tilførte energi skal også tilvejebringe ændringen i intern energi, $ U $, som inkluderer aktiveringsenergier, ioniseringsenergier, blandingsenergier, fordampningsenergier, kemiske bindingsenergier osv.

Sammen udgør disse ændringen i entalpi $ U + PV $. For systemer med konstant tryk uden andet udført arbejde end $ PV $ -arbejdet er ændringen i entalpi den varme, som systemet modtager.

For et simpelt system med et konstant antal partikler, forskellen i entalpi er den maksimale mængde termisk energi, der kan afledes fra en termodynamisk proces, hvor trykket holdes konstant.

(Kilde: https://en.wikipedia.org/wiki/Enthalpy )

OPs spørgsmål-

Hvad betyder “gøre plads”? –

For eksempel sidder du på en stol. Så rejser du dig op og strækker armene. Gør dette, fortrænger du luft for at give plads til dig selv. Tilsvarende gør en gas noget arbejde for at fortrænge andre gasser eller andre begrænsning for at gøre plads til sig selv. For at gøre det mere forståeligt, forestil dig, at du er indeholdt i en kasse, der er lige stor nok til at indeholde dig. Nu, når du prøver at strække dine arme. Luft er ligesom th er kasse undtagen i tilfælde af luft, skal du udføre ubetydeligt arbejde for at give plads til dig selv.

Kommentarer

• Enthalpy bruges ikke kun til laboratorieeksperimenter . Det bruges i de kemiske procesindustrier til at kvantificere temperaturændringerne og energibehovet i storskala kontinuerligt behandlingsudstyr.
• Meget flot forklaring (+1)
• @EricDuminil: Forkert. Ændring i varme er en procesmængde.Varme er en umålelig, så der kan ikke være nogen form for mængde.
• @EricTowers: Du ‘ spreder misinformation. Jeg ‘ Jeg siger det igen: varme er en procesmængde (et andet udtryk er procesfunktion). Det ‘ er simpelthen den mængde energi, der strømmer fra et legeme til et andet på grund af en temperaturforskel mellem legemerne. Det er bestemt en mængde, men det ‘ er defineret til en proces og ikke til en krop. ” Ændring i varme ” kan ikke defineres. Du kan dog beregne den mængde varme, der overføres under en proces, ved at beregne temperaturændringen i en af de to legemer. Det sørger mig, at din kommentar blev opstemt, fordi begge sætninger er helt forkerte.
• Hvis jeg har en isoleret beholder, der har andet tryk end ydersiden, hvad er der $ P $ i entalpien af gassen inde i beholder? Hvis det ‘ er miljøet ‘ s pres, hvorfor betyder det så for det lukkede system? Hvis det ‘ er trykket inde i beholderen, hvordan fungerer denne miljøforklaring?

En strålende analogi af Daniel Schroeder :

• For at tilkalde en kanin skal tryllekunstneren “bygge” den med al energi det består af. Han skal levere sin interne energi $ U $ .

• Men først skal han skubbe al luften væk, som er i vejen. Dette kræver noget arbejde $ W = pV $ . I alt er den energi, han skal bruge, $ U + pV $ . Lad os kalde det enthalpy $ H $ .

$$ H = U + pV $$

• Men omgivelserne kan hjælpe ham lidt ud. Den varme luft kan give lidt energi, mens han arbejder på indkaldelsen ved at tilføje varme $ Q = TS $ . Den eneste energi han faktisk er nødt til at bruge sig selv er derfor $ U + pV-TS $ . Lad os kalde dette den frie energi der er behov for, eller Gibbs fri energi $ G $ .

$$ G = H-TS $$

Kommentarer

• Daniel Schroeder ‘ s En introduktion til termisk fysik er den bedste!
• @Steeven dette var den bedste analogi, jeg nogensinde har læst om Gibbs energi eller entalpi. Hvis jeg var spørgeren, ville jeg markere dette som mit foretrukne svar. Du lavede min dag

Enthalpi tegner sig for energien forbundet med massestrøm ind / ud af et åbent termodynamisk system.

Den specifikke entalpi h (entalpi pr. masseenhed) er h = u + pv, hvor u er specifik intern energi, p er tryk, og v er specifikt volumen. I energibalancen for det åbne system tages den energi, der tilføjes / fjernes fra systemet ved massestrøm, hensyn til entalpi i / ud af systemet. Pv-udtrykket kaldes strømningsenergi fra et Euleriansk synspunkt, der er fast i rummet – som det bruges til et åbent termodynamisk system. (Fra et lagrangisk synspunkt – efter en fast masse kaldes pv flowarbejde.)

Generelt er den specifikke energi forbundet med massestrømning h + V2 / 2 + gZ hvor V er hastighed g er accelerationen tyngdekraften, og Z er højde. Dette udgør den kinetiske og potentielle energi pr. Masseenhed for masse, der strømmer ind / ud af et åbent termodynamisk system ud over entalpi.

For et lukket termodynamisk system (ingen massestrøm ind / ud) er entalpi forbundet med en konstant trykproces.

For et lukket system Q − W = ΔU hvor Q tilføjes varme til systemet, W er arbejde udført af systemet, og ΔU er ændring i intern energi, U, af systemet. For det tilfælde, hvor varme langsomt tilsættes ved konstant tryk, er arbejdet udført af systemet pΔV, og for konstant tryk er dette Δ (pV). Derfor er Q = ΔH. H er systemets entalpi lig med U + pV, hvor, p er tryk, og V er volumen. ΔH er ændringen i entalpi af det lukkede system.

Jeg foreslår, at du konsulterer en god tekst om termodynamik, som en af Sonntag og Van Wylen.

For mig tror jeg, hvad din professor siger, er fornuftigt og meget simpelt, hovedpointen.

Jeg får ikke rigtig din ligning (og på grund af det vil mit svar muligvis ikke “tilfredsstille” dit spørgsmål i henhold til din forventning om svar). Under alle omstændigheder, hør mig venligst.

Enthalpi er faktisk “energiindhold”.Men ser du, sagen er, at “energi” (evne til at udføre arbejde) er et udtryk, der er for abstrakt, vi kan ikke påpege, hvad der faktisk er en energi. I stedet for beskriver forskere det med “antagelser” for at vise energimekanismen. En af disse antagelser er fænomenerne varme.

Varme er noget, vi kan mærke, og forskere mener, at varme er en “form” af energi, så de bruger varme til at repræsentere energi, da de kan “måle” varme ved at observere et objekts temperaturændring.

I øjeblikket er mit uddannelsesniveau føruniversitet, og derfor har jeg fået at vide at “antage”, at det er umuligt at finde energien indholdet af en “ting” (måle mængden af varme, den bærer), men jeg mener personligt, at det kun er muligt under “strenge omgivelser”, og det ville være meget svært at gøre det. Derfor er den generelle regel en sådan slags antagelse.

Da den generelle regel er “en tings nøjagtige entalpi (energiindhold) er ukendt”, kan vi ikke finde en tings energiindhold. Men hvis et objekt oplever en bestemt ændring, f.eks. eksempelvis bliver en motoromdrejning højere fra at rotere langsomt indledningsvis, vi kan sammenligne varmen produceret fra både indledende og endelige omdrejningshastighed, og dermed kan udlede entalpiændringen, som er ændringen i energiindholdet (eller mængden af varmeændring).

Det er muligt at finde ændringen af entalpi (energiindholdsændring eller mængde varmeændring), hvis andre “variabler” såsom specifik varmekapacitet, vandtæthed (mængde på $ \ rm H_2O $ til stede i et bestemt volumen) og trykket forbliver konstant.

Jeg synes det er nok, da du kun spørger, hvad der er entalpi, og hvad der er entalpiændring. En ting mere, $ H $ er symbolet på varmeindholdet, og $ \ Delta H $ er symbolet på mængden af varmeændring.

Punkter, der skal bemærkes:

• Enthalpi er energiindhold

• Energi er et vagt begreb

• Varme bruges til at repræsentere energi

• Således er entalpi varmeindhold

• Vi kan ikke bestemme, hvad der er den nøjagtige mængde energi / varmeindhold (entalpi, $ H $) i en ting

• Men vi kan måle energiændringen / varmeindholdet (entalpiforandring, $ \ Delta H $), som enten øges eller nedsættes

P / s: For mig er ideen om entalpi ret rodet, især med den måde, folk forklarer ideen ved hjælp af deres såkaldte “sofistikerede” ord.

Kommentarer

• Du synes næsten at antyde, at intern energi og entalpi er den samme ting.
• Beklager, men energi er ikke et vagt begreb. Den har præcise formler, der tillader teoretisk beregning og præcise måder at måle den på.
• Også hele fysikken er ” for abstrakt “. Jeg er ikke ‘ ikke sikker på, om det gør fysik ” vag “.
• En anden kommentar: Du kan ‘ ikke føle varme. Du kan mærke en temperaturforskel mellem din hud og miljøet, som IKKE er varm.