Entalpia
Entalpię przedstawia się za pomocą poniższego wzoru:
H=U+pV
A co to oznacza? Jest to energia wewnętrzna jaka jest potrzebna od utworzenia układu, natomiast iloczyn pV to praca jaką trzeba wykonać aby zrobić miejsce nad układem.
Dobrze, a jak rozpisać tę definicję gdy mamy bardzo, bardzo małe zmiany (nieskończenie małe). Wówczas powyższą definicję można rozpisać w następujący sposób:
dH=dU+pdV+Vdp
Po otrzymaniu takiego zapisu warto się teraz zastanowić jak powyższy wzór będzie wyglądał w warunkach izobarycznych i w warunkach izochorycznych.
- a) Warunki izobaryczne: w warunkach izobarycznych ciśnienie nie zmienia się (jest wartością stałą), a skoro tak, to zmiana ciśnienia jest równa zero (ciśnienie się nie zmienia). Z tego powodu „dp” czyli różniczka ciśnienia (nieskończenie mała zmiana ciśnienia) jest równa zero i ten człon nam się zeruje w wzór na entalpię. W warunkach izobarycznych przybiera następującą postać:
dH=dU+pdV
- b) W warunkach izochorycznych objętość nie zmienia się, a jeśli tak to różniczka objętości (zmiana objętości) jest równa zero a wzór na zmianę entalpii przybiera postać:
dH=dU +Vdp
Wzór na entalpię można przedstawić w jeszcze innej postaci. Wystarczy tylko zauważyć , że we wzorze na entalpię mamy zmianę energii wewnętrznej. Z I zasady termodynamiki już wiemy, że zmiana energii wewnętrznej następuje na skutek dostarczonego ciepła i wykonanej pracy objętościowej nad układem.
dU=dQ-pzdV
Skoro tak, to można spokojnie w miejsce „dU” , we worze na entalpię, wstawić równanie z I zasady termodynamiki
dH=dU+pdV+Vdp
dH=dQ-pzdV+pdV+Vdp
W warunkach odwracalnych ciśnienie zewnętrzne jest równe ciśnieniu wewnętrznemu, dlatego wzór można zapisać w następujący sposób:
dH=dQ-pdV+pdV+Vdp
W powyższym wzorze, jak widzisz, człony pdV skracają nam się, a wzór na zmianę entalpii przybiera następującą postać
dH=dQ +Vdp
W przypadku gdy ciśnienie jest stałe to zmiana entalpii jest równa ciepłu dostarczonemu do układu
dH=dQ
Po więcej informacji na temat funkcji stanu odsyłam do kursu z chemii fizycznej 1b