Hva betyr Enthalpy?

Standarddefinisjon: Enthalpy er en måling av energi i et termodynamisk system. Det er den termodynamiske mengden som tilsvarer den indre energien i systemet pluss produktet av trykk og volum.

$ H = U + PV $

I et nøtteskall, $ U $ -begrepet kan tolkes som energien som kreves for å lage systemet, og $ PV $ -begrepet som energien som ville være nødvendig for å «gjøre plass» for systemet hvis miljøtrykket forble konstant.

Når et system, for eksempel, $ n $ mol av en gass med volum $ V $ ved trykk $ P $ og temperatur $ T $, blir skapt eller brakt til sin nåværende tilstand fra absolutt null, må energi tilføres lik den interne energien $ U $ pluss $ PV $, hvor $ PV $ er arbeidet som er gjort for å presse mot det omgivende (atmosfæriske) trykket.

Mer om Enthalpy:

1) Den totale entalpien, H, for et system kan ikke måles direkte. Entalpien i seg selv er et termodynamisk potensial, så for å måle entalpi av et system, må vi referere til et definert referansepunkt; derfor måler vi endringen i entalpi, $ \ Delta H $.

2) I grunnleggende fysikk og statistisk mekanikk kan det være mer interessant å studere systemets indre egenskaper, og derfor brukes den interne energien. Men i grunnleggende kjemi blir eksperimenter ofte utført ved konstant atmosfærisk trykk, og trykkvolumarbeidet representerer en energiutveksling med atmosfæren som ikke kan nås eller kontrolleres, slik at $ \ Delta H $ er det uttrykket som er valgt for reaksjonsvarmen .

3) Energi må tilføres for å fjerne partikler fra omgivelser for å gi plass til etableringen av systemet, forutsatt at trykket $ P $ forblir konstant; dette er $ PV $ begrepet. Den tilførte energien må også gi endringen i indre energi, $ U $, som inkluderer aktiveringsenergier, ioniseringsenergier, blandingsenergier, fordampningsenergier, kjemiske bindingsenergier og så videre.

Til sammen utgjør disse endringen i entalpi $ U + PV $. For systemer med konstant trykk, uten annet utført arbeid enn $ PV $ -arbeidet, er endringen i entalpi varmen som mottas av systemet.

For et enkelt system, med et konstant antall partikler, forskjellen i entalpi er den maksimale mengden termisk energi som kan avledes fra en termodynamisk prosess der trykket holdes konstant.

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

OPs spørsmål-

Hva betyr «gjøre plass»? –

For eksempel sitter du på en stol. Så står du opp og strekker armene. Gjør du dette, fortrenger du litt luft for å gi plass til deg selv. Tilsvarende gjør en gass noe arbeid for å fortrenge andre gasser eller andre begrensning for å gi plass til seg selv. For å gjøre det mer forståelig, forestill deg at du er inneholdt i en boks som er akkurat stor nok til å inneholde deg. Nå, prøver du å strekke armene dine. Du vil helt sikkert måtte gjøre mye arbeid for å strekke armene dine helt. Luft er akkurat som th er boks bortsett fra i tilfelle luft må du gjøre ubetydelig arbeid for å gi plass til deg selv.

Kommentarer

• Enthalpy brukes ikke bare til laboratorieeksperimenter . Den brukes i hele kjemisk prosessindustri for å kvantifisere temperaturendringene og energibehovene til kontinuerlig prosesseringsutstyr i stor skala.
• Veldig fin forklaring (+1)
• @EricDuminil: Feil. Endring i varme er en prosessmengde.Varme er en umålelig, så det kan ikke være noen form for mengde.
• @EricTowers: Du ‘ sprer feilinformasjon. Jeg ‘ Jeg sier det igjen: varme er en prosessmengde (et annet begrep er prosessfunksjon). Det ‘ er ganske enkelt mengden energi som strømmer fra ett legeme til et annet på grunn av en temperaturforskjell mellom legemene. Det er sikkert en mengde, men den ‘ er definert for en prosess og ikke for en kropp. » Endring i varme » kan ikke defineres. Du kan beregne mengden varme som overføres under en prosess ved å beregne temperaturendringen til en av de to kroppene. Det gjør meg trist at kommentaren din ble oppstemt fordi begge setningene er helt feil.
• Hvis jeg har en isolert beholder som har annet trykk enn utsiden, hva er da $ P $ i entalpi av gassen inne i container? Hvis det ‘ er miljøet ‘ s trykk, hvorfor betyr det noe for det lukkede systemet? Hvis det ‘ er trykket inne i beholderen, hvordan fungerer denne miljøforklaringen?

En strålende analogi av Daniel Schroeder :

• For å tilkalle en kanin, må tryllekunstneren «bygge» den med all energi det består av. Han må gi sin interne energi $ U $ .

• Men først må han skyve bort all luften, som er i veien. Dette krever litt arbeid $ W = pV $ . Totalt er energien han må bruke $ U + pV $ . La oss kalle det enthalpy $ H $ .

$$ H = U + pV $$

• Men omgivelsene kan hjelpe ham litt ut. Den varme luften kan gi litt energi mens han jobber med innkallingen ved å tilsette varme $ Q = TS $ . Den eneste energien han faktisk må bruke seg selv er derfor $ U + pV-TS $ . La oss kalle dette gratis energi som trengs, eller Gibbs fri energi $ G $ .

$$ G = H-TS $$

Kommentarer

• Daniel Schroeder ‘ s En introduksjon til termisk fysikk er best!
• @Steeven dette var den beste analogien jeg noen gang har lest om Gibbs energi eller entalpi. Hvis jeg var spørgeren, ville jeg markere dette som mitt foretrukne svar. Du gjorde dagen min

Enthalpi utgjør energien forbundet med massestrøm inn / ut av et åpent termodynamisk system.

Den spesifikke entalpi h (entalpi per enhetsmasse) er h = u + pv der u er spesifikk indre energi, p er trykk, og v er spesifikt volum. I energibalansen for det åpne systemet, regnes energien som legges til / fjernes fra systemet ved massestrøm for å ta hensyn til entalpi inn / ut av systemet. Pv-betegnelsen kalles strømningsenergi fra et Euleriansk synspunkt fast i rommet – som brukes til et åpent termodynamisk system. (Fra et lagrangisk synspunkt – etter en fast masse kalles pv strømningsarbeid.)

Generelt er den spesifikke energien assosiert med massestrømmen h + V2 / 2 + gZ der V er hastighet g er akselerasjonen tyngdekraften, og Z er høyde. Dette utgjør den kinetiske og potensielle energien per masseenhet for masse som strømmer inn / ut av et åpent termodynamisk system i tillegg til entalpi.

For et lukket termodynamisk system (ingen massestrøm inn / ut) er entalpi assosiert med en konstant trykkprosess.

For et lukket system Q − W = ΔU hvor Q tilføres varme til systemet, er W arbeid utført av systemet, og ΔU er endring i intern energi, U, av systemet. For det tilfellet hvor varme langsomt tilsettes ved konstant trykk, er arbeidet utført av systemet pΔV og for konstant trykk er dette Δ (pV). Derfor er Q = ΔH. H er entalpi av systemet lik U + pV hvor, p er trykk, og V er volum. ΔH er endringen i entalpi av det lukkede systemet.

Jeg foreslår at du konsulterer en god tekst om termodynamikk, for eksempel en av Sonntag og Van Wylen.

For meg tror jeg det som professoren din sier er fornuftig og veldig enkelt, hovedpoenget.

Jeg får ikke virkelig ligningen din (og på grunn av det, kan svaret mitt kanskje ikke «tilfredsstille» spørsmålet ditt i henhold til forventningen om svar). Uansett, hør meg takk.

Enthalpy er faktisk «energiinnhold».Men du skjønner, tingen er at «energi» (evne til å utføre arbeid) er et begrep som er for abstrakt, vi kan ikke påpeke hva som egentlig er en energi. I stedet beskriver forskere det med «antagelser» for å vise mekanismen for energi. En av disse antagelsene er fenomenene varme.

Varme er noe vi kan føle, og forskere mener at varme er en «form» av energi, så de bruker varme til å representere energi som de kan «måle» varme ved å observere temperaturendringene til et objekt.

For tiden er utdanningsnivået mitt føruniversitet, og på grunn av det har jeg fått beskjed om å «anta» at det er umulig å finne energien innholdet i en «ting» (måle mengden varme den bærer), men jeg personlig tror det er mulig under bare «strenge omgivelser», og det ville være veldig vanskelig å gjøre det. Det er derfor den generelle regelen er en slik type antagelse.

Ettersom den generelle regelen er «den eksakte entalpi (energiinnhold) til en ting er ukjent», kan vi ikke finne energiinnholdet i en ting. Men hvis et objekt opplever en viss forandring, for For eksempel blir revolusjonen til en motor høyere fra å rotere sakte i utgangspunktet, vi kan sammenligne varmen som produseres fra både innledende og siste omdreininghastighet, og kan utlede entalpiendringen som er endringen i energiinnhold (eller mengden varmeendring).

Det er mulig å finne endring av entalpi (energiinnholdsendring eller mengde varmeendring) hvis andre «variabler» som spesifikk varmekapasitet, tetthet av vann (mengde $ \ rm H_2O $ til stede i et visst volum) og trykk forblir konstant.

Jeg tror dette er nok siden du bare spør hva som er entalpi og hva som er entalpiendring. En ting til, $ H $ er symbolet på varmeinnhold og $ \ Delta H $ er symbolet på mengden varmeendring.

Poeng å merke seg:

• Enthalpi er energiinnhold

• Energi er et vagt begrep

• Varme brukes til å representere energi

• Dermed er entalpi varmeinnhold

• Vi kan ikke bestemme hva som er den eksakte mengden energi / varmeinnhold (entalpi, $ H $) i en ting

• Men vi kan måle energiendring / varmeinnhold (entalpiendring, $ \ Delta H $) som enten økes eller reduseres

P / s: For meg er ideen om entalpi ganske rotete, spesielt med måten folk forklarer ideen på ved hjelp av det såkalte «sofistikerte» ordet.

Kommentarer

• Du ser ut til å nesten antyde at intern energi og entalpi er det samme.
• Beklager, men energi er ikke et vagt begrep. Den har presise formler som tillater teoretisk beregning og presise måter å måle den på.
• Dessuten er all fysikk » for abstrakt «. Jeg er ikke ‘ ikke sikker på om det gjør fysikk » vag «.
• En annen kommentar: Du kan ‘ ikke føle varme. Du kan føle en temperaturforskjell mellom huden din og miljøet, som IKKE er varm.