Ενθαλπία

Ο όρος ενθαλπία χρησιμοποιείται για να ποσοτικοποιήσει την ποσότητα της μεταβολής της ενέργειας κατά τη διάρκεια μιας διαδικασίας μετατροπής. Η ενθαλπία αναφέρεται στην ποσότητα θερμότητας σε οποιοδήποτε δεδομένο σύστημα. Είναι ένας σημαντικός όρος που χρησιμοποιείται στη θερμοδυναμική, ο οποίος υποδηλώνει τη συνολική ποσότητα θερμότητας σε ένα σύστημα. Με άλλα λόγια, η ενθαλπία δείχνει τη συνολική εσωτερική ενέργεια ενός αντικειμένου. Μπορεί επίσης να τονίσει την ικανότητα ενός αντικειμένου να απελευθερώνει θερμότητα.

Συνάφεια και σημασία της ενθαλπίας

Η ενέργεια είναι η πηγή κάθε ύπαρξης. Ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής, γνωστός και ως νόμος της διατήρησης της ενέργειας, λέει ότι η ενέργεια δεν μπορεί ούτε να καταστραφεί ούτε να δημιουργηθεί. Μπορεί να μεταμορφωθεί μόνο σε διάφορες μορφές. Αυτή η μετατροπή πραγματοποιείται με διάφορες μορφές. Θα μπορούσε να είναι ένας στρόβιλος που μετατρέπει τη μηχανική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια ή ένας λαμπτήρας που μετατρέπει ταυτόχρονα την ηλεκτρική ενέργεια σε φωτεινή και θερμική ενέργεια. Εφόσον η ενθαλπία μετρά την αλλαγή αυτής της ενέργειας, είναι μια πολύ σχετική μετρήσιμη τιμή στη θερμοδυναμική.

Τα ακόλουθα είναι η μεγάλη σημασία της ενθαλπίας που μπορεί να είναι ένα όφελος σε πολλές διαφορετικές βιομηχανίες και διαδικασίες:

• Η ενθαλπία απεικονίζει την αλλαγή της θερμότητας. Μπορούμε να εξαγάγουμε αν η αντίδραση είναι ενδόθερμη ή εξώθερμη μετρώντας αυτή την αλλαγή. Οι ενδόθερμες αντιδράσεις απορροφούν θερμότητα και παρουσιάζουν θετική μεταβολή στη μετρούμενη ενθαλπία. Οι εξώθερμες αντιδράσεις απελευθερώνουν θερμότητα και έχουν ως αποτέλεσμα αρνητική μεταβολή της ενθαλπίας.
• Η ενθαλπία μπορεί να είναι ευεργετική στον υπολογισμό της θερμότητας αντίδρασης μιας χημικής διεργασίας.
• Οποιαδήποτε αύξηση ή μείωση της ενθαλπίας είναι ευεργετική για τη μέτρηση της ροής θερμότητας στη διαδικασία θερμιδομετρίας.
• Η ενθαλπία χρησιμοποιείται επίσης για να υπολογίσει τη διαδικασία στραγγαλισμού, γνωστή και ως επέκταση Joule Thompson. Το φαινόμενο Joule Thompson ή η διαστολή αναφέρεται στην αλλαγή θερμοκρασίας που έρχεται με τη διαστολή αερίου χωρίς καμία εργασία ή μεταφορά θερμότητας.
• Η τιμή της μεταβολής της ενθαλπίας χρησιμοποιείται επίσης για να υποθέσει την ελάχιστη ισχύ που απαιτείται για έναν συμπιεστή. Αυτές οι πληροφορίες είναι εξαιρετικά πολύτιμες στην αυτοκινητοβιομηχανία, όπου οι κινητήρες απαιτούν συμπιεστές.
• Μια αλλαγή στην ενθαλπία μπορεί να συμβεί όταν ένα αντικείμενο αλλάζει την κατάσταση της ύλης του. Έτσι, η ενθαλπία βοηθά επίσης στην αξιολόγηση του πότε άλλαξε η κατάσταση της ύλης για ένα αντικείμενο.
• Η ενθαλπία εφαρμόζεται και στον τομέα της θερμικής μηχανικής.

Αλλαγή στην Ενθαλπία 

Το γράμμα «H» χρησιμοποιείται για να δηλώσει την ενθαλπία. Το μικρό γράμμα «h» χρησιμοποιείται για να δηλώσει συγκεκριμένη ενθαλπία. Μερικές από τις μονάδες που χρησιμοποιούνται για την ποσοτικοποίηση της ενθαλπίας είναι οι θερμίδες, το joule και η BTU, η Βρετανική Θερμική Μονάδα.

Πρέπει να σημειωθεί ότι η ολική ενθαλπία ενός συστήματος είναι αδύνατο να μετρηθεί αφού δεν μπορούμε να γνωρίζουμε την αρχική μέτρηση ή το σημείο μηδέν. Επομένως, μόνο μια αλλαγή στην ενθαλπία είναι μετρήσιμη. Επιπλέον, ένας άλλος τρόπος χρήσης της ενθαλπίας είναι η μέτρηση της μεταβολής της ενθαλπίας όταν το αντικείμενο αλλάζει την κατάσταση της ύλης του. Η μεταβολή της ενθαλπίας πρέπει επίσης να υπολογίζεται υπό συνθήκες σταθερής πίεσης.

Τύπος ενθαλπίας

Ο τύπος είναι:ΔH =ΔE + PΔV.

Εδώ, το ΔΗ αναφέρεται στην αλλαγή στην ενθαλπία.

Το «ΔE» αναφέρεται στη μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας ενός συστήματος.

Το "P" αναφέρεται στην Πίεση 

Το "ΔV" αναφέρεται στην αλλαγή του όγκου

Η ενθαλπία μετρά την αλλαγή της θερμότητας κατά τη διάρκεια μιας αντίδρασης. Η μέτρηση της ενθαλπίας μπορεί να πραγματοποιηθεί μόνο όταν ο όγκος και η πίεση είναι σταθερές κατά τη διάρκεια μιας αντίδρασης.

Διαφορά μεταξύ ενθαλπίας και εντροπίας

Η ενθαλπία και η εντροπία είναι δύο διαφορετικές έννοιες που δεν πρέπει να συγχέονται η μία με την άλλη. Η ενθαλπία αναφέρεται σε μια μέτρηση της μεταβολής της θερμότητας. Είναι μια μέτρηση ενέργειας που περιλαμβάνει τόσο τη ροή ενέργειας όσο και την εσωτερική ενέργεια. Αντίθετα, η εντροπία είναι μια ιδιότητα που βοηθά στη μέτρηση της κίνησης των μορίων.

Διαφορά μεταξύ ενθαλπίας και εσωτερικής ενέργειας

Η εσωτερική ενέργεια αναφέρεται στη συνολική δυναμική ενέργεια και την κινητική ενέργεια ενός ενεργειακού συστήματος. Η ενθαλπία αναφέρεται στη θερμική ενέργεια που απορροφάται ή εξελίσσεται κατά τη διάρκεια μιας χημικής αντίδρασης. Η εσωτερική ενέργεια είναι διαφορετική από την ενθαλπία επειδή περιγράφει τη συνολική ενέργεια που υπάρχει σε ένα σύστημα. Αντίθετα, η ενθαλπία περιγράφει τη σχέση μεταξύ ενός συστήματος και του περιβάλλοντός του μέσω της ανταλλαγής θερμότητας.

Παρόμοια με την ενθαλπία, η μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας μετριέται σε σταθερή πίεση. Η μέτρηση της εσωτερικής ενέργειας μετράται μαθηματικά ως:

∆U =q + w

Όπου, ∆U είναι η αλλαγή στην εσωτερική ενέργεια.

Το q αναφέρεται στη μεταφερόμενη θερμότητα και το w είναι το έργο που εκτελείται από το σύστημα.

Η ενθαλπία και η σχέση της με τις ενδόθερμες και εξώθερμες αντιδράσεις

Η ενθαλπία είναι μια σημαντική τιμή και έννοια που χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της αλλαγής στη θερμότητα ή ενός συστήματος ή αντίδρασης. Έχει πολλές χρήσεις που μπορούν να εφαρμοστούν σε πολλαπλούς κλάδους, όπως η θερμική μηχανική και η αυτοκινητοβιομηχανία. Έτσι, είναι πιο αξιοσημείωτο και μετριέται πιο έντονα από την εσωτερική ενέργεια ή άλλους δείκτες ενός συστήματος ή αντίδρασης. Η ενθαλπία παρατηρείται συνήθως σε ενδόθερμες και εξώθερμες αντιδράσεις. Η ενθαλπία χρησιμοποιείται όταν τα άτομα σπάνε ή διαλύουν τους δεσμούς τους σε αυτές τις ενδόθερμες και εξώθερμες αντιδράσεις. Ενώ το κάνουν, είτε εκπέμπουν ενέργεια είτε την απορροφούν. Εκτός από τις χημικές αντιδράσεις, τα αντικείμενα που αλλάζουν την κατάσταση της ύλης τους εμφανίζουν επίσης ενθαλπία.

Συμπέρασμα

Η ενθαλπία είναι, επομένως, μια σημαντική τιμή και έννοια που χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της αλλαγής στη θερμότητα ή ενός συστήματος ή αντίδρασης. Έχει πολλές χρήσεις που μπορούν να εφαρμοστούν σε πολλαπλές βιομηχανίες, όπως η θερμική μηχανική και η αυτοκινητοβιομηχανία. Έτσι, είναι πιο αξιοσημείωτο και μετριέται πιο έντονα σε σύγκριση με την εσωτερική ενέργεια ή άλλους δείκτες ενός συστήματος ή αντίδρασης. Η ενθαλπία παρατηρείται συνήθως σε ενδόθερμες και εξώθερμες αντιδράσεις. Σε αυτές τις ενδόθερμες και εξώθερμες αντιδράσεις, η ενθαλπία χρησιμοποιείται όταν τα άτομα σπάνε ή διαλύουν τους δεσμούς τους. Ενώ το κάνουν, είτε εκπέμπουν ενέργεια είτε την απορροφούν. Εκτός από τις χημικές αντιδράσεις, τα αντικείμενα που αλλάζουν την κατάσταση της ύλης τους εμφανίζουν επίσης ενθαλπία.