Ce înseamnă Entalpia?

Definiție standard: Entalpia este o măsurare a energiei într-un sistem termodinamic. Este cantitatea termodinamică echivalentă cu energia internă a sistemului plus produsul de presiune și volum.

$ H = U + PV $

Pe scurt, Termenul $ U $ poate fi interpretat ca energia necesară pentru a crea sistemul, iar termenul $ PV $ ca energia care ar fi necesară pentru „a face loc” sistemului dacă presiunea mediului a rămas constantă.

Când un sistem, de exemplu, $ n $ moli ai unui gaz de volum $ V $ la presiune $ P $ și temperatura $ T $, este creată sau adusă la starea actuală de la zero absolut, energia trebuie furnizată egală cu energia sa internă $ U $ plus $ PV $, unde $ PV $ este munca efectuată în împingere împotriva presiunii ambientale (atmosferice).

Mai multe despre entalpie:

1) Entalpia totală, H, a unui sistem nu poate să fie măsurată direct. Entalpia în sine este un potențial termodinamic, deci, pentru a măsura entalpia unui sistem, trebuie să ne referim la un punct de referință definit; prin urmare, ceea ce măsurăm este schimbarea entalpiei, $ \ Delta H $.

2) În fizica de bază și mecanica statistică poate fi mai interesant să studiezi proprietățile interne ale sistemului și, prin urmare, se utilizează energia internă. Dar în chimia de bază, experimentele sunt adesea efectuate la presiune atmosferică constantă, iar activitatea presiune-volum reprezintă un schimb de energie cu atmosfera care nu poate fi accesat sau controlat, astfel încât $ \ Delta H $ este expresia aleasă pentru căldura reacției .

3) Energia trebuie furnizată pentru a elimina particulele din împrejurimi pentru a crea spațiu pentru crearea sistemului, presupunând că presiunea $ P $ rămâne constantă; acesta este termenul $ PV $. Energia furnizată trebuie să asigure și schimbarea energiei interne, $ U $, care include energii de activare, energii de ionizare, energii de amestecare, energii de vaporizare, energii de legături chimice și așa mai departe.

Împreună, acestea constituie schimbarea entalpiei $ U + PV $. Pentru sistemele la presiune constantă, fără alte lucrări externe decât lucrarea $ PV $, schimbarea entalpiei este căldura primită de sistem.

Pentru un sistem simplu, cu un număr constant de particule, diferența de entalpie este cantitatea maximă de energie termică derivabilă dintr-un proces termodinamic în care presiunea este menținută constantă.

(Sursa: )

OP ”-

Ce înseamnă„ face loc ”? –

De exemplu, sunteți așezat pe un scaun. Apoi vă ridicați în picioare și vă întindeți brațele. În acest fel, deplasați puțin aer pentru a vă face loc. În mod similar, un gaz funcționează pentru a deplasa alte gaze sau orice alt constrângere pentru a-și face loc. Pentru a o face mai ușor de înțeles, imaginați-vă că sunteți cuprins într-o cutie suficient de mare pentru a vă conține. Acum, încercând să vă întindeți brațele. Cu siguranță va trebui să faceți multă muncă pentru a vă întinde complet brațele complet. Aerul este la fel ca el este o cutie, cu excepția cazului de aer, trebuie să faceți o muncă neglijabilă pentru a vă face loc.

Comentarii

• Entalpia nu este utilizată doar pentru experimentele de laborator . Este utilizat în toate industriile de proces chimic pentru a cuantifica schimbările de temperatură și cerințele de energie ale echipamentelor de procesare continuă la scară largă.
• Explicație foarte frumoasă (+1)
• @EricDuminil: incorect. Modificarea căldurii este o cantitate de proces.Căldura este incomensurabilă, deci nu poate fi niciun fel de cantitate.
• @EricTowers: ‘ răspândiți dezinformare. ‘ o voi spune din nou: căldura este o cantitate de proces (un alt termen este funcția de proces). ‘ este pur și simplu cantitatea de energie care curge de la un corp la altul datorită unei diferențe de temperatură între corpuri. Cu siguranță este o cantitate, dar ‘ este definită pentru un proces și nu pentru un corp. ” Modificarea căldurii ” nu poate fi definită. Cu toate acestea, puteți calcula cantitatea de căldură transferată în timpul unui proces calculând modificarea temperaturii unuia dintre cele două corpuri. Mă întristează faptul că comentariul tău a fost votat pentru că ambele propoziții sunt complet greșite.
• Dacă am un container izolat care are o presiune diferită de exterior, atunci ce este $ P $ în entalpia gazului din interiorul container? Dacă ‘ este presiunea mediului ‘, de ce contează acest lucru pentru sistemul închis? Dacă ‘ este presiunea din interiorul containerului, cum funcționează această explicație a mediului?

O analogie strălucită de Daniel Schroeder :

• Pentru a invoca un iepure, magul trebuie să-l „construiască” cu toată energia este format din. El trebuie să furnizeze energia internă $ U $ .

• Dar mai întâi trebuie să împingă tot aerul care este în cale. Acest lucru necesită ceva lucru $ W = pV $ . În total, energia pe care trebuie să o cheltuiască este $ U + pV $ . Să apelăm la entalpia $ H $ .

$$ H = U + pV $$

• Dar împrejurimile ar putea Ajutați-l puțin. Aerul cald ar putea oferi ceva energie, în timp ce lucrează la convocare, adăugând căldură $ Q = TS $ . Singura energie pe care o are de fapt trebuie să-și petreacă el însuși este, prin urmare, $ U + pV-TS $ . Să numim aceasta energie gratuită necesară sau Energie liberă Gibbs $ G $ .

$$ G = H-TS $$

Comentarii

• Daniel Schroeder ‘ s O introducere în fizica termică este cea mai bună!
• @Steeven aceasta a fost cea mai bună analogie pe care am citit-o vreodată despre energia sau entalpia Gibbs. Dacă aș fi întrebătorul, aș marca acest răspuns preferat. Mi-ai făcut ziua

Entalpia contează energia asociată cu fluxul de masă în / din exterior sistem termodinamic.

Entalpia specifică h (entalpia pe unitate de masă) este h = u + pv unde u este energie internă specifică, p este presiune și v este volum specific. În bilanțul energetic pentru sistemul deschis, energia adăugată / eliminată din sistem prin fluxul de masă este luată în considerare pentru a lua în considerare entalpia intrată / ieșită din sistem. Termenul pv se numește energie de curgere dintr-un punct de vedere eulerian – fixat în spațiu – așa cum este utilizat pentru un sistem termodinamic deschis. (Din punct de vedere lagrangian – după o masă fixă – pv se numește lucru de flux.)

În general, energia specifică asociată fluxului de masă este h + V2 / 2 + gZ unde V este viteza g este accelerația de greutate, iar Z este elevație. Aceasta contabilizează energia cinetică și potențială pe unitate de masă pentru masa care curge în / dintr-un sistem termodinamic deschis în plus față de entalpie.

Pentru un sistem termodinamic închis (fără flux de masă intrare / ieșire) entalpia este asociat cu un proces de presiune constantă.

Pentru un sistem închis Q − W = ΔU în care Q este căldură adăugată la sistem, W este lucrarea efectuată de sistem, iar ΔU este schimbarea energiei interne, U, a sistemului. Pentru cazul în care căldura este adăugată încet la presiune constantă, munca efectuată de sistem este pΔV, iar pentru presiune constantă aceasta este Δ (pV). Prin urmare, Q = ΔH. H este entalpia sistemului egal cu U + pV unde, p este presiune și V este volum. ΔH este schimbarea entalpiei sistemului închis.

Vă sugerez să consultați un text bun despre termodinamică, cum ar fi unul de Sonntag și Van Wylen.

Pentru mine, cred că ceea ce spune profesorul tău are sens și este foarte simplu, punctul principal.

Nu îmi dau cu adevărat ecuația (și datorită acestuia, răspunsul meu ar putea să nu poată „satisface” întrebarea dvs. în funcție de așteptările dvs. de răspuns). Oricum, ascultă-mă, te rog.

Entalpia este de fapt „conținut energetic”.Dar vedeți, chestia este că „energia” (capacitatea de a face muncă) este un termen prea abstract, nu putem indica ce este de fapt o energie. În schimb, oamenii de știință îl descriu cu „presupuneri” pentru a arăta mecanismul energiei. Una dintre aceste presupuneri este fenomenul căldurii.

Căldura este ceva ce putem simți, iar oamenii de știință cred că căldura este o „formă” de energie, așa că ei folosesc căldura pentru a reprezenta energia așa cum pot „măsura”. căldură prin observarea schimbării de temperatură a unui obiect.

În prezent, nivelul meu de educație este preuniversitar și, din cauza asta, mi s-a spus să „presupun” că este imposibil să găsesc energia conținutul unui „lucru” (măsurați cantitatea de căldură pe care o transportă), dar personal cred că este posibil doar în „mediu strict” și ar fi foarte greu să faceți acest lucru. De aceea regula generală este un astfel de presupunere.

Deoarece regula generală este „entalpia exactă (conținutul de energie) al unui lucru este necunoscută”, nu putem găsi conținutul de energie al unui lucru. Cu toate acestea, dacă un obiect experimentează o anumită schimbare, de exemplu, revoluția unui motor devine mai mare de la rotirea lentă inițial, putem compara căldura produsă atât de la viteza de rotație inițială, cât și de la cea finală, astfel poate deduce modificarea entalpiei care este modificarea conținutului de energie (sau cantitatea de schimbare a căldurii).

Este posibil să se găsească schimbarea entalpiei (modificarea conținutului de energie sau cantitatea de schimbare a căldurii) dacă există alte „variabile”, cum ar fi capacitatea de căldură specifică, densitatea apei (cantitate de $ \ rm H_2O $ într-un anumit volum) și presiunea rămân constante.

Cred că acest lucru este suficient deoarece întreabă doar ce este entalpia și ce este schimbarea entalpiei. Încă ceva, $ H $ este simbolul conținutului de căldură și $ \ Delta H $ este simbolul cantității de schimbare de căldură.

Puncte de reținut:

• Entalpia este conținut de energie

• Energia este un concept vag

• Căldura este utilizată pentru a reprezenta energia

• Astfel, entalpia este conținutul de căldură

• Nu putem determina care este cantitatea exactă de conținut de energie / căldură (entalpia, $ H $) în un lucru

• Dar putem măsura schimbarea energiei / conținutul de căldură (schimbarea entalpiei, $ \ Delta H $) care este fie crescută, fie scăzută

P / s: Pentru mine, ideea de entalpie este cam dezordonată, mai ales cu modul în care oamenii explică ideea folosind așa-numitul lor cuvânt „sofisticat”.

Comentarii

• Pareți că aproape implicați că energia internă și entalpia sunt același lucru.
• Ne pare rău, dar energia nu este un concept vag. Are formule precise care permit calculul teoretic și modalități precise de măsurare a acestuia.
• De asemenea, toată fizica este ” prea abstractă „. Nu sunt ‘ sigur dacă asta face fizica ” vagă „.
• Un alt comentariu: nu poți ‘ să simți căldură. Puteți simți o diferență de temperatură între piele și mediu, care NU este căldură.