Cosa significa Entalpia?

Definizione standard: Lentalpia è una misura di energia in un sistema termodinamico. È la quantità termodinamica equivalente allenergia interna del sistema più il prodotto di pressione e volume.

$ H = U + PV $

In poche parole, Il termine $ U $ può essere interpretato come lenergia richiesta per creare il sistema e il termine $ PV $ come lenergia che sarebbe richiesta per “fare spazio” al sistema se la pressione dellambiente è rimasta costante.

Quando un sistema, ad esempio, $ n $ moli di un gas di volume $ V $ alla pressione $ P $ e temperatura $ T $, viene creata o portata allo stato attuale dallo zero assoluto, deve essere fornita energia pari alla sua energia interna $ U $ più $ PV $, dove $ PV $ è il lavoro svolto in spinta rispetto alla pressione ambientale (atmosferica).

Ulteriori informazioni sullentalpia:

1) Lentalpia totale, H, di un sistema non può essere misurata direttamente. Lentalpia stessa è un potenziale termodinamico, quindi per misurare lentalpia di un sistema, dobbiamo fare riferimento a un punto di riferimento definito; quindi ciò che misuriamo è la variazione di entalpia, $ \ Delta H $.

2) Nella fisica di base e nella meccanica statistica può essere più interessante studiare le proprietà interne del sistema e quindi viene utilizzata lenergia interna. Ma nella chimica di base, gli esperimenti sono spesso condotti a pressione atmosferica costante e il lavoro pressione-volume rappresenta uno scambio di energia con latmosfera a cui non è possibile accedere o controllare, così che $ \ Delta H $ è lespressione scelta per il calore di reazione .

3) È necessario fornire energia per rimuovere le particelle dal ambiente per fare spazio alla creazione del sistema, assumendo che la pressione $ P $ rimanga costante; questo è il termine $ PV $. Lenergia fornita deve anche fornire la variazione nellenergia interna, $ U $, che include energie di attivazione, energie di ionizzazione, energie di miscelazione, energie di vaporizzazione, energie di legame chimico e così via.

Insieme, questi costituiscono la variazione dellentalpia $ U + PV $. Per i sistemi a pressione costante, senza lavoro esterno oltre al lavoro $ PV $, la variazione di entalpia è il calore ricevuto dal sistema.

Per un sistema semplice, con un numero costante di particelle, la differenza di entalpia è la quantità massima di energia termica derivabile da un processo termodinamico in cui la pressione è mantenuta costante.

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

Domanda di OP-

Cosa significa “fare spazio”? –

Ad esempio, sei seduto su una sedia. Quindi ti alzi e allunghi le braccia. In questo modo, sposti un po daria per fare spazio a te stesso. Allo stesso modo un gas fa del lavoro per spostare altri gas o qualsiasi altro costrizione a farsi spazio. Per renderlo più comprensibile, immagina di essere contenuto in una scatola grande quanto basta per contenerti. Ora, provando ad allungare le braccia. Dovrai sicuramente fare molto lavoro per allungare completamente le braccia. Laria è proprio come th è una scatola tranne che in caso di aria devi fare un lavoro trascurabile per farti spazio.

Commenti

• Lentalpia non è usata solo per esperimenti di laboratorio . Viene utilizzato nelle industrie di processo chimico per quantificare le variazioni di temperatura e il fabbisogno energetico di apparecchiature di elaborazione continua su larga scala.
• Spiegazione molto bella (+1)
• @EricDuminil: Non corretto. La variazione di calore è una quantità di processo.Il calore è un valore non misurabile, quindi non può essere alcun tipo di quantità.
• @EricTowers: ‘ stai diffondendo disinformazione. Lo ‘ lo ripeto: il calore è una quantità di processo (un altro termine è funzione di processo). È ‘ semplicemente la quantità di energia che scorre da un corpo allaltro a causa della differenza di temperatura tra i corpi. È sicuramente una quantità, ma ‘ è definita per un processo e non per un corpo. ” La variazione di calore ” non può essere definita. Tuttavia, è possibile calcolare la quantità di calore trasferita durante un processo calcolando la variazione di temperatura di uno dei due corpi. Mi rattrista che il tuo commento sia stato votato contro perché entrambe le frasi sono completamente sbagliate.
• Se ho un contenitore isolato che ha una pressione diversa dallesterno, allora qual è $ P $ nellentalpia del gas allinterno del contenitore? Se ‘ è la pressione ‘ dellambiente, perché è importante per il sistema chiuso? Se ‘ è la pressione allinterno del contenitore, come funziona questa spiegazione dellambiente?

Una brillante analogia di Daniel Schroeder :

• Per evocare un coniglio, il mago deve “costruirlo” con tutta lenergia consiste in. Deve fornire la sua energia interna $ U $ .

• Ma prima deve respingere tutta laria, che è dintralcio. Ciò richiede un po di lavoro $ W = pV $ . In totale lenergia che deve spendere è $ U + pV $ . Chiamiamolo entalpia $ H $ .

$$ H = U + pV $$

• Ma lambiente circostante potrebbe aiutalo un po . Laria calda potrebbe fornire un po di energia, mentre sta lavorando allevocazione, aggiungendo calore $ Q = TS $ . Lunica energia che effettivamente deve spendere se stesso è quindi $ U + pV-TS $ . Chiamiamola energia gratuita necessaria, o Gibbs free energy $ G $ .

$$ G = H-TS $$

Commenti

• Daniel Schroeder ‘ s Unintroduzione alla fisica termica è la migliore!
• @Steeven questa è stata la migliore analogia che abbia mai letto sullenergia o lentalpia di Gibbs. Se fossi linterrogante, contrassegnerei questa come risposta preferita. Mi hai rallegrato la giornata

Lentalpia rappresenta lenergia associata al flusso di massa in entrata / uscita da un sistema termodinamico.

Lentalpia specifica h (entalpia per unità di massa) è h = u + pv dove u è lenergia interna specifica, p è la pressione e v è il volume specifico. Nel bilancio energetico per il sistema aperto, lenergia aggiunta / rimossa dal sistema tramite il flusso di massa è contabilizzata considerando lentalpia in / out del sistema. Il termine pv è chiamato energia di flusso da un punto di vista euleriano, fissato nello spazio, come viene utilizzato per un sistema termodinamico aperto. (Da un punto di vista lagrangiano- seguire una massa fissa- pv è chiamato lavoro di flusso.)

In generale lenergia specifica associata al flusso di massa è h + V2 / 2 + gZ dove V è la velocità g è laccelerazione di gravità e Z è lelevazione. Questo tiene conto dellenergia cinetica e potenziale per unità di massa per la massa che fluisce in / out da un sistema termodinamico aperto oltre allentalpia.

Per un sistema termodinamico chiuso (nessun flusso di massa in / out) lentalpia è associato a un processo a pressione costante.

Per un sistema chiuso Q − W = ΔU dove Q è il calore aggiunto al sistema, W è il lavoro svolto dal sistema e ΔU è la variazione dellenergia interna, U, del sistema. Nel caso in cui il calore venga aggiunto lentamente a pressione costante, il lavoro svolto dal sistema è pΔV e per pressione costante questo è Δ (pV). Pertanto, Q = ΔH. H è lentalpia del sistema uguale a U + pV dove, p è la pressione e V è il volume. ΔH è la variazione dellentalpia del sistema chiuso.

Ti suggerisco di consultare un buon testo sulla termodinamica, come quello di Sonntag e Van Wylen.

Per me, penso che ciò che dice il tuo professore sia sensato e molto semplice, il punto principale.

Non capisco davvero la tua equazione (e per questo motivo, la mia risposta potrebbe non essere in grado di “soddisfare” la tua domanda secondo le tue aspettative di risposta). Comunque, ascoltami per favore.

Lentalpia è in realtà “contenuto energetico”.Ma vedete, il fatto è che “energia” (capacità di lavorare) è un termine troppo astratto, non possiamo indicare cosa sia effettivamente unenergia. Invece, gli scienziati lo descrivono con “supposizioni” per mostrare il meccanismo dellenergia. Una di queste ipotesi è il fenomeno del calore.

Il calore è qualcosa che possiamo sentire e gli scienziati ritengono che il calore sia una “forma” di energia, quindi usano il calore per rappresentare lenergia in quanto possono “misurare” calore osservando il cambiamento di temperatura di un oggetto.

Attualmente, il mio livello di istruzione è pre-universitario e per questo “mi è stato detto di” presumere “che sia impossibile trovare lenergia contenuto di una “cosa” (misurare la quantità di calore che trasporta), ma personalmente credo che sia possibile solo in “ambiente rigoroso” e sarebbe molto difficile farlo. È per questo che la regola generale è un tale tipo di presupposto.

Poiché la regola generale è “lesatta entalpia (contenuto energetico) di una cosa è sconosciuta”, non possiamo trovare il contenuto energetico di una cosa. Tuttavia, se un oggetto subisce un certo cambiamento, per Ad esempio, il giro di un motore diventa più alto ruotando lentamente inizialmente, possiamo confrontare il calore prodotto sia dalla velocità di rotazione iniziale che da quella finale, quindi può dedurre la variazione di entalpia che è la variazione del contenuto energetico (o quantità di variazione di calore).

È possibile trovare la variazione di entalpia (variazione del contenuto energetico o quantità di variazione del calore) se sono presenti altre “variabili” come la capacità termica specifica, la densità dellacqua (quantità di $ \ rm H_2O $ in un certo volume) e la pressione rimangono costanti.

Penso che questo sia sufficiente poiché ti stai solo chiedendo cosè lentalpia e cosè il cambiamento di entalpia. Unaltra cosa, $ H $ è il simbolo del contenuto di calore e $ \ Delta H $ è il simbolo della quantità di variazione di calore.

Punti da notare:

• Lentalpia è il contenuto di energia

• Lenergia è un concetto vago

• Il calore è usato per rappresentare lenergia

• Quindi, lentalpia è il contenuto di calore

• Non possiamo determinare qual è la quantità esatta di contenuto di energia / calore (entalpia, $ H $) in una cosa

• Ma possiamo misurare la variazione di energia / contenuto di calore (variazione di entalpia, $ \ Delta H $) che viene aumentata o diminuita

P / s: Per me, lidea di entalpia è un po confusa, specialmente con il modo in cui le persone spiegano lidea usando la loro cosiddetta parola “sofisticata”.

Commenti

• Sembri quasi sottintendere che energia interna ed entalpia siano la stessa cosa.
• Scusa, ma lenergia non è un concetto vago. Ha formule precise che consentono calcoli teorici e modi precisi per misurarli.
• Inoltre, tutta la fisica è ” troppo astratta “. Non sono ‘ sicuro che ciò renda la fisica ” vaga “.
• Un altro commento: non puoi ‘ sentire il calore. Puoi sentire una differenza di temperatura tra la tua pelle e lambiente, che NON è calore.