Vad betyder Enthalpy?

Standarddefinition: Enthalpy är en mätning av energi i ett termodynamiskt system. Det är den termodynamiska kvantiteten som motsvarar systemets inre energi plus produkten av tryck och volym.

$ H = U + PV $

I ett nötskal, Termen $ U $ kan tolkas som den energi som krävs för att skapa systemet, och termen $ PV $ som den energi som skulle krävas för att ”göra plats” för systemet om omgivningstrycket förblev konstant.

När ett system till exempel $ n $ mol av en gasvolym $ V $ vid tryck $ P $ och temperatur $ T $, skapas eller bringas till sitt nuvarande tillstånd från absolut noll, måste energi levereras lika med dess interna energi $ U $ plus $ PV $, där $ PV $ är det arbete som görs för att driva mot det omgivande (atmosfäriska) trycket.

Mer om Enthalpy:

1) Systemets totala entalpi, H, kan inte mätas direkt. Enthalpin i sig är en termodynamisk potential, så för att mäta entalpin i ett system måste vi hänvisa till en definierad referenspunkt; därför mäter vi förändringen i entalpi, $ \ Delta H $.

2) I grundläggande fysik och statistisk mekanik kan det vara mer intressant att studera systemets interna egenskaper och därför används den interna energin. Men i grundläggande kemi utförs experiment ofta vid konstant atmosfärstryck, och tryckvolymarbetet representerar ett energiutbyte med atmosfären som inte kan nås eller kontrolleras, så att $ \ Delta H $ är det uttryck som valts för reaktionsvärmen .

3) Energi måste tillföras för att ta bort partiklar från omgivning för att skapa utrymme för skapandet av systemet, förutsatt att trycket $ P $ förblir konstant; detta är termen $ PV $. Den tillförda energin måste också ge förändringen i den inre energin, $ U $, som inkluderar aktiveringsenergier, joniseringsenergier, blandningsenergier, förångningsenergier, kemiska bindningsenergier och så vidare.

Tillsammans utgör dessa förändringen i entalpi $ U + PV $. För system med konstant tryck, utan annat utfört arbete än $ PV $ -arbetet, är förändringen i entalpi värmen som mottas av systemet.

För ett enkelt system med ett konstant antal partiklar, skillnaden i entalpi är den maximala mängden termisk energi som härrör från en termodynamisk process där trycket hålls konstant.

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

OPs fråga-

Vad betyder ”skapa plats”? –

Till exempel sitter du på en stol. Sedan står du upp och sträcker armarna. Genom att göra detta förskjuter du lite luft för att göra plats åt dig själv. På samma sätt fungerar en gas för att förskjuta andra gaser eller andra begränsning för att göra plats för sig själv. För att göra det mer förståeligt, föreställ dig att du befinner dig i en låda som är tillräckligt stor för att innehålla dig. Försök nu sträcka dina armar. Luft är precis som th är låda förutom vid luft måste du göra försumbar arbete för att skapa plats för dig själv.

Kommentarer

• Enthalpy används inte bara för laboratorieexperiment . Den används i alla kemiska processindustrier för att kvantifiera temperaturförändringar och energibehov hos storskalig kontinuerlig bearbetningsutrustning.
• Mycket trevlig förklaring (+1)
• @EricDuminil: Fel. Värmeförändring är en processmängd.Värme är en omätbar, så det kan inte vara någon kvantitet.
• @EricTowers: Du ’ sprider felinformation. Jag ’ Jag säger det igen: värme är en processmängd (en annan term är processfunktion). Det ’ är helt enkelt mängden energi som flyter från en kropp till en annan på grund av en temperaturskillnad mellan kropparna. Det är verkligen en kvantitet, men den ’ definieras för en process och inte för en kropp. ” Ändring av värme ” kan inte definieras. Du kan dock beräkna mängden värme som överförts under en process genom att beräkna temperaturförändringen hos en av de två kropparna. Det gör mig bedrövad att din kommentar blev röstad eftersom båda meningarna är helt felaktiga.
• Om jag har en isolerad behållare som har ett annat tryck än utsidan, vad är då $ P $ i entalpin av gasen inuti behållare? Om det ’ är miljön ’ s tryck, varför betyder det för det slutna systemet? Om det ’ är trycket inuti behållaren, hur fungerar den här miljöförklaringen?

En lysande analogi av Daniel Schroeder :

• För att kalla en kanin måste trollkarlen ”bygga” den med all energi den består av. Han måste tillhandahålla sin intern energi $ U $ .

• Men först måste han skjuta bort all luft som är i vägen. Detta kräver lite arbete $ W = pV $ . Totalt är den energi han måste spendera $ U + pV $ . Låt oss kalla det enthalpy $ H $ .

$$ H = U + pV $$

• Men omgivningen kan hjälp honom lite. Den varma luften kan ge lite energi, medan han arbetar med kallelsen genom att lägga till värme $ Q = TS $ . Den enda energin han faktiskt måste spendera sig själv är därför $ U + pV-TS $ . Låt oss kalla detta fri energi som behövs, eller Gibbs fri energi $ G $ .

$$ G = H-TS $$

Kommentarer

• Daniel Schroeder ’ s En introduktion till termisk fysik är bäst!
• @Steeven det här var den bästa analogin jag någonsin har läst om Gibbs energi eller entalpi. Om jag var frågeställaren skulle jag markera detta som mitt föredragna svar. Du gjorde min dag

Enthalpin redogör för energin förknippad med massflöde in / ut ur ett öppet termodynamiskt system.

Den specifika entalpi h (entalpi per enhetsmassa) är h = u + pv där u är specifik intern energi, p är tryck och v är specifik volym. I energibalansen för det öppna systemet redovisas den energi som läggs till / avlägsnas från systemet genom massflöde med beaktande av entalpi in / ut ur systemet. Pv-termen kallas flödsenergi från en Euleriansk synvinkel fixerad i rymden – som används för ett öppet termodynamiskt system. (Ur en lagrangiansk synpunkt – efter en fast massa kallas pv flödesarbete.)

I allmänhet är den specifika energin som är associerad med massflödet h + V2 / 2 + gZ där V är hastighet g är gravitation och Z är höjd. Detta redogör för den kinetiska och potentiella energin per massenhet för massa som flödar in / ut ur ett öppet termodynamiskt system utöver entalpi. associerad med en konstant tryckprocess.

För ett slutet system Q − W = ΔU där Q tillförs värme till systemet, W är arbete som utförs av systemet, och ΔU är förändring i intern energi, U av systemet. För det fall där värme tillsätts långsamt vid konstant tryck är arbetet som utförs av systemet pAV och för konstant tryck är detta Δ (pV). Därför är Q = Ah. H är entalpi i systemet lika med U + pV där, p är tryck och V är volym. ΔH är förändringen i entalpi av det slutna systemet.

Jag föreslår att du läser en bra text om termodynamik, som en av Sonntag och Van Wylen.

För mig tror jag det som din professor säger är vettigt och väldigt enkelt, det viktigaste.

Jag får inte riktigt din ekvation (och på grund av det kan mitt svar inte kunna ”tillfredsställa” din fråga enligt din förväntan på svar). Hur som helst, hör mig snälla.

Enthalpy är faktiskt ”energiinnehåll”.Men du förstår, saken är att ”energi” (förmåga att göra arbete) är en term som är för abstrakt, vi kan inte påpeka vad som egentligen är en energi. Istället beskriver forskare det med ”antaganden” för att visa energimekanismen. Ett av dessa antaganden är fenomenen värme.

Värme är något vi kan känna och forskare tror att värme är en ”form” av energi, så de använder värme för att representera energi eftersom de kan ”mäta” värme genom att observera ett objekts temperaturförändring.

För närvarande är min utbildningsnivå preuniversitet och på grund av detta har jag fått höra att ”anta” att det är omöjligt att hitta energin innehållet i en ”sak” (mäta mängden värme som den bär), men jag tror personligen att det är möjligt endast under ”strikt miljö” och det skulle vara mycket svårt att göra det. Det är därför som den allmänna regeln är en sådan typ av antagande.

Eftersom den allmänna regeln är ”den exakta entalpin (energiinnehållet) i en sak är okänd” kan vi inte hitta energiinnehållet i en sak. Men om ett objekt upplever en viss förändring för exempelvis blir en motorvarv högre från att rotera långsamt initialt, vi kan jämföra värmen som produceras från både initial och slutlig varvtal, så vi kan härleda entalpiförändringen som är energiinnehållsförändringen (eller mängden värmeförändring).

Det är möjligt att hitta förändringen av entalpi (energiinnehållsförändring eller mängd värmeförändring) om andra ”variabler” såsom specifik värmekapacitet, vattentätheten (mängd $ \ rm H_2O $ närvarande i en viss volym) och trycket förblir konstant.

Jag tycker det är tillräckligt eftersom du bara frågar vad som är entalpi och vad som är entalpiändring. En sak till, $ H $ är symbolen för värmeinnehållet och $ \ Delta H $ är symbolen för mängden värmeförändring.

Poäng att notera:

• Entalpi är energiinnehåll

• Energi är ett vagt koncept

• Värme används för att representera energi

• Således är entalpi värmeinnehåll

• Vi kan inte bestämma vad som är den exakta mängden energi / värmeinnehåll (entalpi, $ H $) i en sak

• Men vi kan mäta energiändringen / värmeinnehållet (entalpiförändring, $ \ Delta H $) som antingen ökas eller minskas

P / s: För mig är tanken på entalpi ganska rörig, särskilt med hur människor förklarar idén med deras så kallade ”sofistikerade” ord.

Kommentarer

• Du verkar nästan antyda att intern energi och entalpi är samma sak.
• Tyvärr, men energi är inte ett vagt begrepp. Den har exakta formler som möjliggör teoretisk beräkning och exakta sätt att mäta den.
• Dessutom är all fysik ” för abstrakt ”. Jag är inte ’ inte säker på om det gör fysik ” vagt ”.
• Ytterligare en kommentar: du kan ’ inte känna värmen. Du kan känna en temperaturskillnad mellan din hud och miljön, som INTE är värme.