熱力学

エンタルピーとはどういう意味ですか？



What Does Enthalpy Mean



解決：

ダニエル・シュローダーによる見事なアナロジー：

ここに画像の説明を入力してください



  • ウサギを召喚するには、魔術師はウサギを構成するすべてのエネルギーでウサギを「構築」する必要があります。彼はそれを提供しなければなりません 内部エネルギー $ U $。

  • しかし、最初に彼は邪魔になるすべての空気を押しのけなければなりません。これにはいくつかの作業が必要です$ W = pV $。合計すると、彼が費やさなければならないエネルギーは$ U + pV $。それを呼びましょう エンタルピー $ H $。



$$ H = U + pV $$

  • しかし、周囲は彼を少し助けるかもしれません。彼が召喚に取り組んでいる間、暖かい空気は熱を加えることによっていくらかのエネルギーを提供するかもしれません$ Q = TS $。したがって、彼が実際に費やさなければならない唯一のエネルギーは$ U + pV-TS $。これを 無料エネルギー 必要、または ギブズの自由エネルギー $ G $。

$$ G = H-TS $$


標準定義： エンタルピーは、熱力学系のエネルギーの測定値です。これは、システムの内部エネルギーに圧力と体積の積を加えたものに相当する熱力学的量です。



$ H = U + PV $

一言で言えば、 $ U $項は、システムを作成するために必要なエネルギーとして解釈でき、$ PV $項は、環境の圧力が一定のままである場合にシステムのために「スペースを空ける」ために必要なエネルギーとして解釈できます。

たとえば、圧力$ P $および温度$ T $で体積$ V $のガスの$ n $モルが作成されるか、絶対零度から現在の状態になる場合、エネルギーはその内部と等しく供給される必要があります。エネルギー$ U $と$ PV $。ここで、$ PV $は、周囲（大気圧）の圧力に逆らって押す作業です。

エンタルピーの詳細：

1） システムの総エンタルピーHを直接測定することはできません。エンタルピー自体は熱力学的ポテンシャルであるため、システムのエンタルピーを測定するには、定義された基準点を参照する必要があります。したがって、私たちが測定するのは、エンタルピーの変化、$ Delta H $です。

2） 基本的な物理学と統計力学では、システムの内部特性を研究する方が興味深い場合があるため、内部エネルギーが使用されます。しかし、基本的な化学では、実験は一定の大気圧で行われることが多く、圧力-体積仕事は、アクセスまたは制御できない大気とのエネルギー交換を表すため、$ Delta H $は反応熱に対して選択された式です。 。

3） 圧力$ P $が一定であると仮定して、システムを作成するためのスペースを作るために、周囲から粒子を除去するためのエネルギーを供給する必要があります。これは$ PV $の用語です。供給されるエネルギーは、内部エネルギー$ U $の変化も提供する必要があります。これには、活性化エネルギー、イオン化エネルギー、混合エネルギー、気化エネルギー、化学結合エネルギーなどが含まれます。

一緒に、これらはエンタルピー$ U + PV $の変化を構成します。 $ PV $の仕事以外に外部の仕事が行われていない、一定の圧力のシステムの場合、エンタルピーの変化はシステムが受け取る熱です。

粒子数が一定の単純なシステムの場合、エンタルピーの差は、圧力が一定に保たれる熱力学的プロセスから得られる熱エネルギーの最大量です。

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

OPの質問-

「部屋を作る」とはどういう意味ですか？ -

たとえば、あなたは椅子に座っています。次に、立ち上がって腕を伸ばします。これを行うと、空気を移動させて自分のスペースを確保します。同様に、ガスは、他のガスまたは他の制約を置き換えて、それ自体のためのスペースを作るためにいくつかの作業を行います。それをより理解しやすくするために、あなたを収容するのにちょうど十分な大きさの箱にあなた自身が収容されていると想像してください。さあ、腕を伸ばしてみてください。あなたは確かにあなたの腕を完全に伸ばすために多くの仕事をしなければならないでしょう。空気はこの箱と同じですが、空気の場合は自分のために場所を空けるためにごくわずかな作業をしなければなりません。