Mitä entalpia tarkoittaa?

vakiotarkkuus: Entalpia on energian mittaus termodynaamisessa järjestelmässä. Se on termodynaaminen määrä, joka vastaa järjestelmän sisäistä energiaa sekä paineen ja tilavuuden tuloa.

$ H = U + PV $

Lyhyesti sanottuna Termi $ U $ voidaan tulkita järjestelmän luomiseen tarvittavaksi energiaksi ja termi $ PV $ energiaksi, jota tarvitaan järjestelmän ”tekemiseen”, jos ympäristön paine pysyi vakiona.

Kun järjestelmä esimerkiksi $ n $ moolia kaasua, jonka tilavuus on $ V $ paineessa $ P $ ja lämpötilassa $ T $ luodaan tai saatetaan nykyiseen tilaansa absoluuttisesta nollasta, energia on syötettävä yhtä suuri kuin sen sisäinen energia $ U $ plus $ PV $, jossa $ PV $ on työntö, joka tehdään työnnettäessä ympäröivää (ilmakehän) painetta vastaan.

Lisätietoja entalpiasta:

1) Järjestelmän kokonaisentalpia, H, ei voi mitataan suoraan. Itse entalpia on termodynaaminen potentiaali, joten järjestelmän entalpian mittaamiseksi meidän on viitattava määriteltyyn vertailupisteeseen; mitataan siis entalpian muutosta, $ \ Delta H $.

2) Perusfysiikassa ja tilastomekaniikassa saattaa olla mielenkiintoisempaa tutkia järjestelmän sisäisiä ominaisuuksia ja siksi käytetään sisäistä energiaa. Mutta peruskemiassa kokeet suoritetaan usein vakiokehän ilmanpaineessa, ja paine-tilavuustyö edustaa energianvaihtoa ilmakehän kanssa, jota ei voida saavuttaa tai hallita, joten $ \ Delta H $ on reaktiolämmölle valittu lauseke. .

3) On toimitettava energiaa hiukkasten poistamiseksi ympäristön luomiseksi tilaa järjestelmän luomiselle olettaen, että paine $ P $ pysyy vakiona; tämä on $ PV $ -kausi. Toimitetun energian on myös tarjottava muutos sisäisessä energiassa, $ U $, joka sisältää aktivointienergiat, ionisaatioenergiat, sekoitusenergiat, höyrystysenergiat, kemialliset sidosenergiat ja niin edelleen.

Nämä yhdessä muodostavat muutoksen entalpiassa $ U + PV $. Jatkuvassa paineessa oleville järjestelmille, joissa ei tehdä muuta kuin $ PV $ -työtä, entalpian muutos on järjestelmän vastaanottama lämpö.

Yksinkertaisessa järjestelmässä, jossa on vakio hiukkasten määrä, entalpian ero on lämpöenergian enimmäismäärä, joka saadaan termodynaamisesta prosessista, jossa paine pidetään vakiona.

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

OP: n kysymys-

Mitä ”tilaa” tarkoittaa? –

Esimerkiksi, istut tuolilla. Sitten nouset seisomaan ja ojennat kätesi. Näin tekemällä syrjäytät vähän ilmaa, jotta saat tilaa itsellesi. Vastaavasti kaasu tekee jonkin verran työtä syrjäyttääkseen muita kaasuja tai muita rajoitus tehdä tilaa itselleen. Jotta se olisi ymmärrettävämpää, kuvittele olevasi laatikossa, joka on tarpeeksi suuri pitämään sinut kiinni. Yritä nyt ojentaa kätesi. Sinun on varmasti tehtävä paljon työtä, jotta voit täysin ojentaa käsivartesi kokonaan. Ilma on kuin th on laatikko paitsi jos ilmasta on tilaa, sinun on tehtävä vähäpätöistä tilaa tehdäkseen tilaa itsellesi.

Kommentit

• Entalpiaa ei käytetä vain laboratoriokokeisiin . Sitä käytetään koko kemianteollisuuden teollisuudessa määrittelemään suurten jatkuvien prosessointilaitteiden lämpötilanmuutokset ja energiantarve.
• Erittäin hyvä selitys (+1)
• @EricDuminil: Väärä. Lämmön muutos on prosessimäärä.Lämpö on mittaamaton, joten se ei voi olla minkäänlaista määrää.
• @EricTowers: Sinä ’ levität väärää tietoa. ’ sanon sen uudelleen: lämpö on prosessimäärä (toinen termi on prosessitoiminto). Se ’ yksinkertaisesti kehosta toiseen virtaavan energiamäärän ruumiiden välisen lämpötilaeron vuoksi. Se on varmasti määrä, mutta se ’ määritetään prosessille eikä keholle. ” Lämmön muutosta ” ei voida määritellä. Voit laskea prosessin aikana siirretyn lämmön määrän laskemalla kuitenkin toisen ruumiin lämpötilan muutoksen. On surullista, että kommenttisi sai äänet, koska molemmat lauseet ovat täysin vääriä.
• Jos minulla on eristetty astia, jolla on erilainen paine kuin ulkopuolella, mikä on $ P $ kaasun entalpiassa kontti? Jos se ’ s ympäristö ’ paine, miksi sillä on merkitystä suljetulle järjestelmälle? Jos se ’ s paineen säiliössä, miten tämä ympäristöselitys toimii?

Loistava analogia Daniel Schroeder :

• Kutsuakseen kani taikurin on ”rakennettava” se kaikella energialla se koostuu. Hänen on annettava sen sisäinen energia $ U $ .

• Mutta ensin hänen on työnnettävä pois kaikki ilma, joka on tiellä. Tämä vaatii jonkin verran työtä $ W = pV $ . Kokonaisuudessaan hänen on käytettävä energiaa $ U + pV $ . Kutsu ”s” tätä entalpiaa $ H $ .

$$ H = U + pV $$

• Mutta ympäristö saattaa auta häntä hieman. Lämmin ilma saattaa antaa jonkin verran energiaa, kun hän työskentelee kutsun parissa, lisäämällä lämpöä $ Q = TS $ . Ainoa energia, jonka hän todella On siis käytettävä itseään $ U + pV-TS $ . Kutsutaan tätä tarvittavaksi vapaaksi energiaksi tai Gibbsin vapaa energia $ G $ .

$$ G = H-TS $$

kommentit

• Daniel Schroeder ’ s Johdatus lämpöfysiikkaan on paras!
• @Steeven tämä oli paras analogia, jonka olen koskaan lukenut Gibbsin energiasta tai entalpiasta. Jos olisin kysyjä, merkitsisin tämän ensisijaiseksi vastaukseksi. Teit päiväni

Entalpia kuvaa energiaa, joka liittyy massavirtaan sisään / ulos avoimesta termodynaaminen järjestelmä.

Spesifinen entalpia h (entalpia massayksikköä kohti) on h = u + pv, jossa u on spesifinen sisäinen energia, p on paine ja v on spesifinen tilavuus. Avoimen järjestelmän energiataseessa järjestelmään massavirralla lisätty / poistettu energia otetaan huomioon entalpian sisään / ulos järjestelmästä. Pv-termiä kutsutaan virtaukseksi avaruuteen kiinnitetystä Eulerin näkökulmasta, kuten sitä käytetään avoimessa termodynaamisessa järjestelmässä. (Lagrangin näkökulmasta – kiinteän massan seuraamista – pv kutsutaan virtaustyöksi.)

Yleensä massavirtaan liittyvä ominaisenergia on h + V2 / 2 + gZ missä V on nopeus g on kiihtyvyys painopiste ja Z on korkeus. Tämä laskee kineettisen ja potentiaalisen energian massayksikköä kohden massalle, joka virtaa sisään / ulos avoimesta termodynaamisesta järjestelmästä entalpian lisäksi.

Suljetun termodynaamisen järjestelmän (ei massavirtaa sisään / ulos) entalpia on liittyy vakiopaineprosessiin.

Suljetussa järjestelmässä Q − W = ΔU, jossa Q on järjestelmään lisätty lämpö, W on järjestelmän tekemää työtä ja ΔU on muutos sisäisessä energiassa, U, järjestelmän. Tapauksessa, jossa lämpöä lisätään hitaasti vakiopaineessa, järjestelmän tekemä työ on pΔV ja vakiopaineessa Δ (pV). Siksi Q = AH. H on järjestelmän entalpia, joka on yhtä suuri kuin U + pV, jossa p on paine ja V on tilavuus. ΔH on muutos suljetun järjestelmän entalpiassa.

Ehdotan, että tutustut hyvään termodynamiikan tekstiin, kuten Sonntag ja Van Wylen.

Minusta luulen, että professorinne sanat ovat järkeviä ja hyvin yksinkertaisia, pääasia.

En todellakaan ymmärrä yhtälösi (ja siitä johtuen vastaukseni ei ehkä pysty ”tyydyttämään” kysymystäsi odotuksesi mukaan). Joka tapauksessa, kuule minut.

Entalpia on itse asiassa ”energiasisältö”.Mutta näette, asia on, että ”energia” (kyky tehdä työtä) on termi, joka on liian abstrakti, emme voi osoittaa, mikä itse asiassa on energia. Sen sijaan tutkijat kuvaavat sitä ”oletuksilla” energiamekanismin osoittamiseksi. Yksi näistä oletuksista on lämmön ilmiöt.

Lämpö on jotain, jonka voimme tuntea, ja tutkijat uskovat, että lämpö on energian ”muoto”, joten he käyttävät lämpöä edustamaan energiaa, kun he voivat ”mitata” lämpöä tarkkailemalla kohteen lämpötilan muutosta.

Tällä hetkellä koulutustasoni on yliopistoa edeltävä ja sen vuoksi minulle on sanottu ”olettaa”, että on mahdotonta löytää energiaa ”mitata sen lämmön määrää”, mutta uskon henkilökohtaisesti, että se on mahdollista vain ”tiukassa ympäristössä”, ja se olisi hyvin vaikea tehdä. Siksi yleissääntö on tällainen oletus.

Koska pääsääntö on ”asian tarkka entalpia (energiasisältö) ei tunneta”, emme löydä asian energiasisältöä. Jos esine kuitenkin kokee tietyn muutoksen, esimerkiksi Esimerkiksi moottorin kierros nousee korkeammaksi pyörimällä hitaasti aluksi, voimme verrata sekä alku- että loppukierrosluvulla tuotettua lämpöä, joten osaa päätellä entalpian muutoksen, joka on energiasisällön muutos (tai lämpömuutoksen määrä).

On mahdollista löytää entalpian muutos (energiasisällön muutos tai lämmönmuutoksen määrä), jos muita ”muuttujia”, kuten ominaislämpöteho, veden tiheys ($ \ r H H 2 O $ tietyssä määrin) ja paine pysyvät vakiona.

Luulen, että tämä riittää, koska kysyt vain, mikä on entalpiaa ja mikä on entalpian muutosta. Vielä yksi asia: $ H $ on lämpöpitoisuuden symboli ja $ \ Delta H $ on lämpömuutoksen määrän symboli.

Huomattavia seikkoja:

• Entalpia on energiasisältö

• Energia on epämääräinen käsite

• Lämpöä käytetään edustamaan energiaa

• Näin ollen entalpia on lämpöpitoisuutta

• Emme voi määrittää, mikä on tarkka energia- / lämpöpitoisuuden määrä (entalpia, $ H $) asia

• Mutta voimme mitata energian muutoksen / lämpöpitoisuuden (entalpian muutos, $ \ Delta H $), joka on joko lisääntynyt tai laskenut

P / s: Minulle ajatus entalpiasta on melko sotkuinen, varsinkin kun ihmiset selittävät ajatusta ns. ”hienostuneella” sanallaan.

Kommentit

• Näytät melkein tarkoittavan, että sisäinen energia ja entalpia ovat sama asia.
• Anteeksi, mutta energia ei ole epämääräinen käsite. Siinä on tarkat kaavat, jotka mahdollistavat teoreettisen laskennan ja täsmälliset tapat mitata sitä.
• Koko fysiikka on myös ” liian abstrakti ”. En ole ’ varma, tekeekö tämä fysiikasta ” epämääräistä ”.
• Toinen kommentti: et voi ’ tuntea lämpöä. Voit tuntea lämpötilaeron ihosi ja ympäristön välillä, joka EI ole lämpöä.