Que signifie enthalpie?

Définition standard: Lenthalpie est une mesure dénergie dans un système thermodynamique. Cest la quantité thermodynamique équivalente à lénergie interne du système plus le produit de la pression et du volume.

$ H = U + PV $

En un mot, Le terme $ U $ peut être interprété comme lénergie requise pour créer le système, et le terme $ PV $ comme lénergie qui serait nécessaire pour « faire de la place » au système si la pression de lenvironnement restait constante.

Lorsquun système, par exemple, $ n $ moles dun gaz de volume $ V $ à la pression $ P $ et à la température $ T $, est créée ou amenée à son état actuel à partir du zéro absolu, lénergie doit être fournie égale à son énergie interne $ U $ plus $ PV $, où $ PV $ est le travail effectué en poussant contre la pression ambiante (atmosphérique).

En savoir plus sur lenthalpie:

1) Lenthalpie totale, H, dun système ne peut pas être mesuré directement. Lenthalpie elle-même est un potentiel thermodynamique, donc pour mesurer lenthalpie dun système, nous devons nous référer à un point de référence défini; donc ce que nous mesurons est le changement denthalpie, $ \ Delta H $.

2) En physique de base et en mécanique statistique, il peut être plus intéressant détudier les propriétés internes du système et donc lutilisation de lénergie interne. Mais en chimie de base, les expériences sont souvent menées à pression atmosphérique constante, et le travail pression-volume représente un échange dénergie avec latmosphère qui ne peut pas être consulté ou contrôlé, de sorte que $ \ Delta H $ est lexpression choisie pour la chaleur de réaction .

3) De lénergie doit être fournie pour éliminer les particules du lenvironnement pour faire de la place pour la création du système, en supposant que la pression $ P $ reste constante; cest le terme $ PV $. Lénergie fournie doit également fournir le changement dénergie interne, $ U $, qui comprend les énergies dactivation, les énergies dionisation, les énergies de mélange, les énergies de vaporisation, les énergies de liaison chimique, etc.

Ensemble, ceux-ci constituent le changement de lenthalpie $ U + PV $. Pour les systèmes à pression constante, sans travail externe autre que le travail $ PV $, le changement denthalpie est la chaleur reçue par le système.

Pour un système simple, avec un nombre constant de particules, la différence denthalpie est la quantité maximale dénergie thermique dérivée dun processus thermodynamique dans lequel la pression est maintenue constante.

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

Question de OP-

Que signifie « faire de la place »? –

Par exemple, vous êtes assis sur une chaise. Ensuite, vous vous levez et vous étirez les bras. Ce faisant, vous déplacez un peu dair pour faire de la place pour vous-même. De même, un gaz fait du travail pour déplacer dautres gaz ou tout autre contrainte pour se faire de la place. Pour le rendre plus compréhensible, imaginez-vous contenu dans une boîte juste assez grande pour vous contenir. Maintenant, essayez de vous étirer les bras. Vous devrez certainement faire beaucoup de travail pour étirer complètement vos bras. Lair est juste comme e est box sauf en cas dair vous devez faire un travail négligeable pour vous faire de la place.

Commentaires

• Lenthalpie nest pas uniquement utilisée pour des expériences en laboratoire . Il est utilisé dans toutes les industries de procédés chimiques pour quantifier les changements de température et les besoins énergétiques des équipements de traitement en continu à grande échelle.
• Très belle explication (+1)
• @EricDuminil: Incorrect. Le changement de chaleur est une quantité de processus.La chaleur est une quantité incommensurable, donc ne peut pas être nimporte quelle sorte de quantité.
• @EricTowers: Vous ‘ répandez de la désinformation. Je ‘ Je le répète: la chaleur est une quantité de processus (un autre terme est la fonction de processus). Il ‘ est simplement la quantité dénergie circulant dun corps à un autre en raison dune différence de température entre les corps. Cest sûrement une quantité, mais elle est ‘ définie pour un processus et non pour un corps.  » Le changement de chaleur  » ne peut pas être défini. Cependant, vous pouvez calculer la quantité de chaleur transférée au cours dun processus en calculant le changement de température de lun des deux corps. Cela mattriste que votre commentaire ait reçu un vote positif car les deux phrases sont complètement fausses.
• Si jai un récipient isolé qui a une pression différente de celle de lextérieur, alors quest-ce que $ P $ dans lenthalpie du gaz à lintérieur du récipient? Si ‘ est la pression de lenvironnement ‘, pourquoi est-ce important pour le système fermé? Si ‘ est la pression à lintérieur du conteneur, comment cette explication de lenvironnement fonctionne-t-elle?

Une analogie brillante de Daniel Schroeder :

• Pour invoquer un lapin, le magicien doit le « construire » avec toute lénergie Cela consiste en. Il doit fournir son énergie interne $ U $ .

• Mais dabord, il doit repousser tout lair, ce qui le gêne. Cela nécessite un peu de travail $ W = pV $ . Au total, lénergie quil doit dépenser est de $ U + pV $ . Appelons cela enthalpy $ H $ .

$$ H = U + pV $$

• Mais lenvironnement pourrait aidez-le un peu. Lair chaud peut fournir de lénergie pendant quil travaille sur linvocation, en ajoutant de la chaleur $ Q = TS $ . La seule énergie quil a réellement doit se dépenser est donc $ U + pV-TS $ . Appelons cela l énergie gratuite nécessaire, ou Énergie libre de Gibbs $ G $ .

$$ G = H-TS $$

Commentaires

• Daniel Schroeder ‘ s Une introduction à la physique thermique est la meilleure!
• @Steeven cétait la meilleure analogie que jai jamais lue sur lénergie ou lenthalpie de Gibbs. Si jétais linterlocuteur, je marquerais cette réponse préférée. Vous avez fait ma journée

Lenthalpie représente lénergie associée au flux massique entrant / sortant dune ouverture système thermodynamique.

Lenthalpie spécifique h (enthalpie par unité de masse) est h = u + pv où u est lénergie interne spécifique, p est la pression et v est le volume spécifique. Dans le bilan énergétique du système ouvert, lénergie ajoutée / retirée du système par le débit massique est prise en compte en considérant lenthalpie entrant / sortant du système. Le terme pv est appelé énergie découlement dun point de vue eulérien – fixé dans lespace – comme il est utilisé pour un système thermodynamique ouvert. (Dun point de vue lagrangien – suivre une masse fixe – pv est appelé travail découlement.)

En général, lénergie spécifique associée au débit massique est h + V2 / 2 + gZ où V est la vitesse g est laccélération de gravité, et Z est lélévation. Cela tient compte de lénergie cinétique et potentielle par unité de masse pour la masse entrant / sortant dun système thermodynamique ouvert en plus de lenthalpie.

Pour un système thermodynamique fermé (pas de débit massique entrant / sortant), lenthalpie est associé à un processus à pression constante.

Pour un système fermé Q − W = ΔU où Q est la chaleur ajoutée au système, W est le travail effectué par le système, et ΔU est le changement dénergie interne, U, du système. Pour le cas où la chaleur est ajoutée lentement à pression constante, le travail effectué par le système est pΔV et pour pression constante cest Δ (pV). Par conséquent, Q = ΔH. H est lenthalpie du système égale à U + pV où, p est la pression et V est le volume. ΔH est le changement denthalpie du système fermé.

Je vous suggère de consulter un bon texte sur la thermodynamique, comme celui de Sonntag et Van Wylen.

Pour moi, je pense que ce que dit votre professeur est logique et très simple, le point principal.

Je ne comprends pas vraiment votre équation (et à cause de cela, ma réponse pourrait « ne pas être en mesure de » satisfaire « votre question en fonction de votre attente de réponse). En tout cas, écoutez-moi sil vous plaît.

Lenthalpie est en fait un « contenu énergétique ».Mais vous voyez, le fait est que «énergie» (capacité à travailler) est un terme trop abstrait, nous ne pouvons pas indiquer ce qui est réellement une énergie. Au lieu de cela, les scientifiques le décrivent avec des «hypothèses» pour montrer le mécanisme de lénergie. Lune de ces hypothèses est le phénomène de la chaleur.

La chaleur est quelque chose que nous pouvons ressentir et les scientifiques pensent que la chaleur est une « forme » dénergie, ils utilisent donc la chaleur pour représenter lénergie comme ils peuvent « mesurer » chaleur en observant le changement de température dun objet.

Actuellement, mon niveau déducation est pré-universitaire et à cause de cela, on ma dit de « supposer » quil est impossible de trouver lénergie contenu dune « chose » (mesurer la quantité de chaleur quelle transporte), mais je pense personnellement que ce nest possible que dans un « environnement strict » et ce serait très difficile de le faire. Cest pourquoi la règle générale est un tel hypothèse.

Comme la règle générale est que « lenthalpie exacte (contenu énergétique) dune chose est inconnue », nous ne pouvons pas trouver le contenu énergétique dune chose. Cependant, si un objet subit un certain changement, car Par exemple, la révolution dun moteur devient plus élevée en tournant lentement au départ, nous pouvons comparer la chaleur produite à la fois à partir de la vitesse de rotation initiale et finale, ainsi nous peut déduire le changement denthalpie qui est le changement de contenu énergétique (ou la quantité de changement de chaleur).

Il est possible de trouver le changement denthalpie (changement de contenu énergétique ou quantité de changement de chaleur) si dautres « variables » telles que la capacité thermique spécifique, la densité de leau (quantité de $ \ rm H_2O $ présente dans un certain volume) et la pression restent constantes.

Je pense que cest suffisant puisque vous demandez seulement ce quest lenthalpie et ce quest le changement denthalpie. Encore une chose, $ H $ est le symbole du contenu thermique et $ \ Delta H $ est le symbole de la quantité de changement de chaleur.

Points à noter:

• Lenthalpie est un contenu énergétique

• Lénergie est un concept vague

• La chaleur est utilisée pour représenter lénergie

• Ainsi, lenthalpie est la teneur en chaleur

• Nous ne pouvons pas déterminer quelle est la quantité exacte dénergie / de chaleur (enthalpie, $ H $) dans une chose

• Mais nous pouvons mesurer le changement dénergie / contenu de chaleur (changement denthalpie, $ \ Delta H $) qui est soit augmenté soit diminué

P / s: Pour moi, lidée denthalpie est un peu désordonnée, en particulier avec la manière dont les gens expliquent lidée en utilisant leur soi-disant mot « sophistiqué ».

Commentaires

• Vous semblez presque impliquer que lénergie interne et lenthalpie sont la même chose.
• Désolé, mais lénergie nest pas un concept vague. Il a des formules précises qui permettent un calcul théorique et des moyens précis de le mesurer.
• De plus, toute la physique est  » trop abstraite « . ‘ je ne sais pas si cela rend la physique  » vague « .
• Autre commentaire: vous ne pouvez ‘ ressentir de la chaleur. Vous pouvez ressentir une différence de température entre votre peau et lenvironnement, qui nest PAS de la chaleur.