O que significa entalpia?

Definição padrão: Entalpia é uma medida de energia em um sistema termodinâmico. É a quantidade termodinâmica equivalente à energia interna do sistema mais o produto da pressão e do volume.

$ H = U + PV $

Resumindo, O termo $ U $ pode ser interpretado como a energia necessária para criar o sistema, e o termo $ PV $ como a energia que seria necessária para “abrir espaço” para o sistema se a pressão do ambiente permaneceu constante.

Quando um sistema, por exemplo, $ n $ moles de um gás de volume $ V $ na pressão $ P $ e na temperatura $ T $, é criada ou trazida ao seu estado presente a partir do zero absoluto, a energia deve ser fornecida igual à sua energia interna $ U $ mais $ PV $, onde $ PV $ é o trabalho realizado no push contra a pressão ambiente (atmosférica).

Mais sobre Entalpia:

1) A entalpia total, H, de um sistema não pode ser medido diretamente. A entalpia em si é um potencial termodinâmico, portanto, para medir a entalpia de um sistema, devemos nos referir a um ponto de referência definido; portanto, o que medimos é a mudança na entalpia, $ \ Delta H $.

2) Em física básica e mecânica estatística pode ser mais interessante estudar as propriedades internas do sistema e, portanto, a energia interna é usada. Mas, na química básica, os experimentos são frequentemente realizados em pressão atmosférica constante, e o trabalho pressão-volume representa uma troca de energia com a atmosfera que não pode ser acessada ou controlada, de modo que $ \ Delta H $ é a expressão escolhida para o calor de reação .

3) A energia deve ser fornecida para remover as partículas do arredores para dar espaço para a criação do sistema, assumindo que a pressão $ P $ permanece constante; este é o termo $ PV $. A energia fornecida também deve fornecer a mudança na energia interna, $ U $, que inclui energias de ativação, energias de ionização, energias de mistura, energias de vaporização, energias de ligação química e assim por diante.

Juntos, eles constituem a mudança na entalpia $ U + PV $. Para sistemas a pressão constante, sem nenhum trabalho externo feito além do trabalho $ PV $, a variação na entalpia é o calor recebido pelo sistema.

Para um sistema simples, com um número constante de partículas, a diferença na entalpia é a quantidade máxima de energia térmica derivável de um processo termodinâmico no qual a pressão é mantida constante.

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

Pergunta do OP –

O que significa “criar espaço”? –

Por exemplo, você está sentado em uma cadeira. Em seguida, você se levanta e estica os braços. Fazendo isso, você desloca um pouco de ar para abrir espaço para você. Da mesma forma, um gás faz algum trabalho para deslocar outros gases ou qualquer outro restrição para abrir espaço para si mesma. Para torná-la mais compreensível, imagine-se contido em uma caixa grande o suficiente para contê-lo. Agora, tente esticar os braços. Certamente, você terá que fazer muito trabalho para esticá-los completamente. O ar é igualzinho ao é a caixa, exceto no caso de ar, você tem que fazer um trabalho insignificante para ter espaço para você.

Comentários

• A entalpia não é usada apenas para experimentos de laboratório . É usado em todas as indústrias de processo químico para quantificar as mudanças de temperatura e os requisitos de energia de equipamentos de processamento contínuo em grande escala.
• Explicação muito boa (+1)
• @EricDuminil: Incorreto. A mudança no calor é uma quantidade do processo.O calor é incomensurável, portanto não pode ser qualquer tipo de quantidade.
• @EricTowers: Você ‘ está divulgando informações incorretas. Eu ‘ direi novamente: o calor é uma quantidade do processo (outro termo é função do processo). É ‘ é simplesmente a quantidade de energia fluindo de um corpo para outro devido à diferença de temperatura entre os corpos. Certamente é uma quantidade, mas ‘ é definida para um processo e não para um corpo. ” Mudança na bateria ” não pode ser definida. Você pode calcular a quantidade de calor transferido durante um processo calculando a mudança na temperatura de um dos dois corpos. Fico triste que seu comentário tenha sido votado positivamente porque ambas as sentenças estão completamente erradas.
• Se eu tenho um recipiente isolado que tem uma pressão diferente da externa, então o que é $ P $ na entalpia do gás dentro recipiente? Se for ‘ a pressão do ambiente ‘, por que isso importa para o sistema fechado? Se for ‘ é a pressão dentro do recipiente, como funciona esta explicação do ambiente?

Uma analogia brilhante de Daniel Schroeder :

• Para invocar um coelho, o mágico deve “construí-lo” com toda a energia Isso consiste de. Ele deve fornecer sua energia interna $ U $ .

• Mas primeiro ele deve afastar todo o ar que está no caminho. Isso requer algum trabalho $ W = pV $ . No total, a energia que ele deve gastar é $ U + pV $ . Chamemos isso de entalpia $ H $ .

$$ H = U + pV $$

• Mas os arredores podem ajudá-lo um pouco. O ar quente pode fornecer um pouco de energia, enquanto ele está trabalhando na invocação, adicionando calor $ Q = TS $ . A única energia que ele realmente tem que se gastar é, portanto, $ U + pV-TS $ . Vamos chamar isso de energia livre necessária ou Gibbs energia livre $ G $ .

$$ G = H-TS $$

Comentários

• Daniel Schroeder ‘ s Uma introdução à física térmica é a melhor!
• @Steeven esta foi a melhor analogia que já li sobre a energia ou entalpia de Gibbs. Se eu fosse o questionador, marcaria esta como minha resposta preferida. Você fez meu dia

Entalpia é responsável pela energia associada ao fluxo de massa de entrada / saída de uma abertura sistema termodinâmico.

A entalpia específica h (entalpia por unidade de massa) é h = u + pv onde u é a energia interna específica, p é a pressão ev é o volume específico. No balanço de energia para o sistema aberto, a energia adicionada / removida do sistema por fluxo de massa é contabilizada considerando a entalpia dentro / fora do sistema. O termo pv é chamado de energia de fluxo de um ponto de vista Euleriano – fixo no espaço – como é usado para um sistema termodinâmico aberto. (Do ponto de vista Lagrangiano- seguindo uma massa fixa- pv é chamado de trabalho de fluxo.)

Em geral, a energia específica associada ao fluxo de massa é h + V2 / 2 + gZ onde V é a velocidade g é a aceleração da gravidade e Z é a elevação. Isso leva em conta a energia cinética e potencial por unidade de massa para a massa fluindo para dentro / fora de um sistema termodinâmico aberto, além da entalpia.

Para um sistema termodinâmico fechado (sem fluxo de massa para dentro / fora) a entalpia é associado a um processo de pressão constante.

Para um sistema fechado Q − W = ΔU onde Q é o calor adicionado ao sistema, W é o trabalho realizado pelo sistema, e ΔU é a mudança na energia interna, U, do sistema. Para o caso em que o calor é adicionado lentamente a pressão constante, o trabalho realizado pelo sistema é pΔV e para pressão constante é Δ (pV). Portanto, Q = ΔH. H é a entalpia do sistema igual a U + pV onde, p é a pressão e V é o volume. ΔH é a mudança na entalpia do sistema fechado.

Eu sugiro que você consulte um bom texto sobre Termodinâmica, como um de Sonntag e Van Wylen.

Para mim, acho que o que seu professor diz, faz sentido e é muito simples, o ponto principal.

Realmente não entendi sua equação (e devido a isso, minha resposta pode não ser capaz de “satisfazer” sua pergunta de acordo com sua expectativa de resposta). De qualquer forma, me escute por favor.

Entalpia é na verdade “conteúdo de energia”.Mas veja, a questão é que “energia” (capacidade de trabalhar) é um termo muito abstrato, não podemos apontar o que é realmente uma energia. Em vez disso, os cientistas o descrevem com “suposições” para mostrar o mecanismo da energia. Uma dessas suposições é o fenômeno do calor.

Calor é algo que podemos sentir e os cientistas acreditam que o calor é uma “forma” de energia, então eles usam o calor para representar a energia conforme eles podem “medir” calor observando a mudança de temperatura de um objeto.

Atualmente, meu nível de educação é pré-universitário e, devido a isso, me disseram para “assumir” que é impossível encontrar a energia conteúdo de uma “coisa” (medir a quantidade de calor que ela carrega), mas eu pessoalmente acredito que isso é possível apenas sob “ambiente estrito” e seria muito difícil fazê-lo. É por isso que a regra geral é esse tipo de suposição.

Como a regra geral é “a entalpia exata (conteúdo de energia) de uma coisa é desconhecida”, não podemos encontrar o conteúdo de energia de uma coisa. No entanto, se um objeto experimenta uma certa mudança, pois Por exemplo, a revolução de um motor torna-se maior girando lentamente no início, podemos comparar o calor produzido pela velocidade de revolução inicial e final, portanto, nós pode deduzir a mudança de entalpia que é a mudança do conteúdo de energia (ou quantidade de mudança de calor).

É possível encontrar a mudança de entalpia (mudança do conteúdo de energia ou quantidade de mudança de calor) se outras “variáveis”, como capacidade de calor específica, a densidade da água (quantidade de $ \ rm H_2O $ presente em um determinado volume) e a pressão permanecem constantes.

Acho que isso é suficiente, pois você está apenas perguntando o que é entalpia e o que é mudança de entalpia. Mais uma coisa, $ H $ é o símbolo do conteúdo de calor e $ \ Delta H $ é o símbolo da quantidade de mudança de calor.

Pontos a serem observados:

• Entalpia é o conteúdo de energia

• Energia é um conceito vago

• O calor é usado para representar a energia

• Assim, a entalpia é o conteúdo de calor

• Não podemos determinar qual é a quantidade exata de energia / conteúdo de calor (entalpia, $ H $) em uma coisa

• Mas podemos medir a mudança de energia / conteúdo de calor (mudança de entalpia, $ \ Delta H $) que é aumentada ou diminuída

P / s: Para mim, a ideia de entalpia é meio confusa, especialmente com a maneira como as pessoas explicam a ideia usando sua palavra chamada “sofisticada”.

Comentários

• Você parece estar quase sugerindo que energia interna e entalpia são a mesma coisa.
• Desculpe, mas energia não é um conceito vago. Ele tem fórmulas precisas que permitem cálculos teóricos e maneiras precisas de medi-lo.
• Além disso, toda a física é ” muito abstrata “. Eu não ‘ t certeza se isso torna a física ” vaga “.
• Outro comentário: você não pode ‘ sentir calor. Você pode sentir a diferença de temperatura entre sua pele e o ambiente, que NÃO é calor.