Entalpie - Enthalpy

Entalpie / ɛ n θ əl p i / ( poslech )O tomto zvuku je vlastnost termodynamického systému , a je definován jako součet systému vnitřní energie a součinu jeho tlaku a objemu. Je to stavová funkce používaná v mnoha měřeních v chemických, biologických a fyzikálních systémech při konstantním tlaku, který je pohodlně zajištěn velkou okolní atmosférou. Termín tlak - objem vyjadřuje práci potřebnou k určení fyzických rozměrů systému, tj. Aby pro něj vytvořil prostor vytlačením jeho okolí. Termín tlakový objem je za běžných podmínek velmi malý pro pevné látky a kapaliny a pro plyny je poměrně malý. Entalpie je tedy záštitou pro energii v chemických systémech; vazba , mřížka , solvatace a další „energie“ v chemii jsou ve skutečnosti rozdíly entalpie. Jako stavová funkce závisí entalpie pouze na konečné konfiguraci vnitřní energie, tlaku a objemu, nikoli na cestě, kterou bylo dosaženo.

Měrnou jednotkou entalpie v Mezinárodním systému jednotek (SI) je joule . Mezi další historické konvenční jednotky, které se stále používají, patří kalorie a britská tepelná jednotka (BTU).

Celkovou entalpii systému nelze měřit přímo, protože vnitřní energie obsahuje složky, které jsou neznámé, nejsou snadno dostupné nebo je termodynamika nezajímá. V praxi je preferovaným výrazem pro měření při konstantním tlaku změna entalpie, protože zjednodušuje popis přenosu energie . Když je také zabráněno přenosu hmoty do systému nebo ven ze systému a není provedena žádná elektrická nebo šachtová práce, při konstantním tlaku se změna entalpie rovná energii vyměněné s okolím teplem .

V chemii je standardní entalpií reakce změna entalpie, když se reaktanty ve svých standardních stavech ( p = 1 bar ; obvykle T = 298 K ) mění na produkty ve svých standardních stavech. Toto množství je standardní reakční teplo při konstantním tlaku a teplotě, ale může být měřeno kalorimetrickými metodami, i když se teplota během měření mění, za předpokladu, že počáteční a konečný tlak a teplota odpovídají standardnímu stavu. Hodnota nezávisí na cestě od počátečního do konečného stavu, protože entalpie je stavová funkce .

Entalpie chemických látek jsou obvykle uvedeny jako standardní stav pro tlak 1 bar (100 kPa). Teplota nemusí být specifikována, ale tabulky obecně uvádějí standardní formovací teplo při 25 ° C (298 K). Pro endotermické (teplo absorbující) procesy je změna Δ H kladná hodnota; u exotermických (teplo uvolňujících) procesů je negativní.

Entalpie ideálního plynu je nezávislá na jeho tlaku nebo objemu a závisí pouze na jeho teplotě, která koreluje s jeho tepelnou energií. Skutečné plyny za běžných teplot a tlaků se tomuto chování často velmi blíží, což zjednodušuje praktický termodynamický návrh a analýzu.

Definice

Entalpie H termodynamického systému je definována jako součet jeho vnitřní energie a součinu jeho tlaku a objemu:

H = U + pV ,

kde U je vnitřní energie, p je tlak a V je objem systému.

Entalpie je rozsáhlá nemovitost ; je úměrná velikosti systému (u homogenních systémů). Jako intenzivní vlastnosti je specifická entalpie h = H/mje vztažena na jednotku hmotnosti m systému a molární entalpie H m jeH/n, kde n je počet krtků . U nehomogenních systémů je entalpie součtem entalpií skládajících se subsystémů:

kde

H je celková entalpie všech subsystémů,
k odkazuje na různé subsystémy,
H k označuje entalpii každého subsystému.

Uzavřený systém může ležet v termodynamické rovnováze ve statickém gravitačním poli , takže jeho tlak p se plynule mění s nadmořskou výškou , zatímco kvůli požadavku rovnováhy je jeho teplota T neměnná s nadmořskou výškou. (V souladu s tím se hustota gravitační potenciální energie systému také mění s nadmořskou výškou.) Pak se součet entalpie stane integrálem :

kde

ρ („ rho “) je hustota (hmotnost na jednotku objemu),
h je specifická entalpie (entalpie na jednotku hmotnosti),
( ρh ) představuje hustotu entalpie (entalpie na jednotku objemu),
dV označuje nekonečně malý prvek objemu v systému, například objem nekonečně malé tenké horizontální vrstvy,
integrál tedy představuje součet entalpií všech prvků objemu.

Entalpie uzavřeného homogenního systému je jeho energetická funkce H ( S , p ) , s entropií S [ p ] a tlakem p jako přirozenými stavovými proměnnými. Diferenční vztah pro něj lze odvodit následovně. Vycházíme z prvního termodynamického zákona pro uzavřené systémy pro nekonečně malý proces:

kde

𝛿 Q je malé množství tepla přidaného do systému,
𝛿 W je malé množství práce provedené systémem.

V homogenním systému, ve kterém jsou uvažovány pouze reverzibilní procesy nebo čistý přenos tepla, dává druhý termodynamický zákon 𝛿 Q = T dS , přičemž T je absolutní teplota a dS nekonečně malá změna entropie S systému. Kromě toho, pokud se provádí pouze pV práce, 𝛿 W = p dV . Jako výsledek,

Přidání d ( pV ) na obě strany tohoto výrazu dává

nebo

Tak

Jiné výrazy

Výše uvedený výraz dH z hlediska entropie a tlaku může být některým čtenářům neznámý. Existují však výrazy, pokud jde o známější proměnné, jako je teplota a tlak:

Zde C p je tepelná kapacita při konstantním tlaku a α je koeficient (krychlové) tepelné roztažnosti :

S tímto expresním Dá se v zásadě zjistit, entalpie, pokud C p a V jsou známé jako funkce p a T .

Všimněte si, že pro ideální plyn , aT = 1 , tak, že

Obecněji první zákon popisuje vnitřní energii s dalšími termíny zahrnujícími chemický potenciál a počet částic různých typů. Diferenciální příkaz pro dH pak bude

kde μ i je chemický potenciál na částici částice typu i a N i je počet těchto částic. Poslední výraz lze také zapsat jako μ i dn i (s dn i počet molů složky i přidaných do systému a v tomto případě μ i molární chemický potenciál) nebo jako μ i dm i (s dm i hmotnost složky i přidané do systému a v tomto případě μ i měrný chemický potenciál).

Charakteristické funkce

Entalpie, H ( S [ p ], p , { N i }) , vyjadřuje termodynamiku systému v energetické reprezentaci . Jako funkci stavu jeho argumenty zahrnují jak jednu intenzivní, tak několik rozsáhlých stavových proměnných . Stavové proměnné S [ p ] , p a { N i } jsou v této reprezentaci považovány za přirozené stavové proměnné . Jsou vhodné k popisu procesů, ve kterých jsou určeny faktory v okolí. Například když se virtuální balík atmosférického vzduchu přesune do jiné nadmořské výšky, tlak kolem něj se změní a proces je často tak rychlý, že na přenos tepla je příliš málo času. To je základem takzvané adiabatické aproximace, která se používá v meteorologii .

Konjugát s entalpií, s těmito argumenty, další charakteristická funkce stavu termodynamického systému je jeho entropie, jako funkce, S [ p ] ( H , p , { N i }) , stejného seznamu stavových proměnných s výjimkou, že entropie, s [ p ] , se nahrazuje v seznamu u entalpie, H . Vyjadřuje reprezentaci entropie . Stavové proměnné H , p a { N i } jsou v této reprezentaci považovány za přirozené stavové proměnné . Jsou vhodné k popisu procesů, ve kterých jsou experimentálně kontrolovány. Například H a p lze ovládat umožněním přenosu tepla a změnou pouze vnějšího tlaku na píst, který nastavuje objem systému.

Fyzická interpretace

Termín U je energie systému a termín pV lze interpretovat jako práci, která by byla nutná k „vytvoření prostoru“ pro systém, pokud by tlak prostředí zůstal konstantní. Když se například vytvoří soustava, například n molů plynu o objemu V při tlaku p a teplotě T , nebo se uvede do současného stavu z absolutní nuly , musí být energie dodávána stejná jako její vnitřní energie U plus pV , kde pV je práce provádí v tlačení proti okolním (atmosférický) tlak.

Ve fyzice a statistické mechanice může být zajímavější studovat vnitřní vlastnosti soustavy s konstantním objemem, a proto se využívá vnitřní energie. V chemii se experimenty často provádějí za konstantního atmosférického tlaku a práce tlaku a objemu představuje malou, přesně definovanou výměnu energie s atmosférou, takže Δ H je vhodný výraz pro reakční teplo . U tepelného motoru je změna jeho entalpie po úplném cyklu rovna nule, protože konečný a počáteční stav jsou stejné.

Vztah k teplu

Abychom mohli diskutovat o vztahu mezi nárůstem entalpie a dodávkou tepla, vrátíme se k prvnímu zákonu pro uzavřené systémy s konvencí znaménka fyziky: dU = δQ - δW , kde je teplo δQ dodáváno vedením, zářením, Joulovým ohřevem , nebo tření z míchání hřídelí s lopatkami nebo externě poháněným magnetickým polem působícím na vnitřní rotor (což je práce založená na okolním prostředí, ale přispívá k zahřívání systému). Aplikujeme na speciální pouzdro s konstantním tlakem na povrch. V tomto případě je práce dána p dV (kde p je tlak na povrchu, dV je nárůst objemu systému). Případy elektromagnetické interakce dlouhého dosahu vyžadují další stavové proměnné v jejich formulaci a nejsou zde brány v úvahu. V tomto případě první zákon zní:

Nyní,

Tak

Pokud je systém pod konstantním tlakem , dp = 0 a v důsledku toho se zvýšení entalpie systému rovná přidanému nebo uvolněnému teplu :

Proto byl v 19. století používán dnes již zastaralý termín obsah tepla .

Aplikace

V termodynamice lze entalpii vypočítat určením požadavků na vytvoření systému z „nicoty“; požadovaná mechanická práce, pV , se liší podle podmínek, které jsou získány během vytváření termodynamického systému .

Musí být dodána energie k odstranění částic z okolí, aby se vytvořil prostor pro vytvoření systému, za předpokladu, že tlak p zůstane konstantní; toto je termín pV . Dodávaná energie musí také zajišťovat změnu vnitřní energie U , která zahrnuje aktivační energie , ionizační energie, směšovací energie, odpařovací energii, energii chemické vazby atd. Dohromady tvoří změnu entalpie U  +  pV . U systémů s konstantním tlakem, bez jiné externí práce, než je práce v PV , je změnou entalpie teplo přijaté systémem.

U jednoduchého systému s konstantním počtem částic při konstantním tlaku je rozdíl v entalpii maximální množství tepelné energie odvozitelné z izobarického termodynamického procesu.

Reakční teplo

Celková entalpie systému nemůže být měřena přímo; entalpie změna ze systému se měří místo. Změna entalpie je definována následující rovnicí:

kde

Δ H je „změna entalpie“,
H f je konečná entalpie systému (v chemické reakci je entalpie produktů nebo systému v rovnováze),
H i je počáteční entalpie systému (v chemické reakci, entalpie reakčních složek).

Pro exotermickou reakci při konstantním tlaku je změna systému v entalpii, Δ H , negativní kvůli produktům reakce, které mají menší entalpii než reaktanty, a rovná se teplu uvolněnému při reakci, pokud není provedena žádná elektrická nebo šachtová práce . Jinými slovy, celkového poklesu entalpie je dosaženo generováním tepla. Naopak pro endotermickou reakci s konstantním tlakem je Δ H kladná a rovná se teplu absorbovanému v reakci.

Z definice entalpie jako H = U + pV , entalpie změna při konstantním tlaku je Δ H = Δ U + p Δ V . Nicméně pro většinu chemických reakcí, práce termín p Δ V je mnohem menší, než je vnitřní změna energie Δ U , která se přibližně rovná delta H . Například pro spalování oxidu uhelnatého 2 CO (g) + O 2 (g) → 2 CO 2 (g) Δ H = −566,0 kJ a Δ U = −563,5 kJ. Protože rozdíly jsou tak malé, reakční entalpie jsou často popisovány jako reakční energie a analyzovány z hlediska vazebných energií .

Specifická entalpie

Specifická entalpie jednotného systému je definována jako h =H/mkde m je hmotnost systému. Jednotka SI pro specifickou entalpii je joule na kilogram. Může být vyjádřen v jiných specifických veličinách h = u + pv , kde u je specifická vnitřní energie , p je tlak a v je specifický objem , který se rovná1/ρ, kde ρ je hustota .

Entalpie se mění

Změna entalpie popisuje změnu entalpie pozorovanou u složek termodynamického systému při transformaci nebo chemické reakci. Je to rozdíl mezi entalpií po dokončení procesu, tj. Entalpií produktů za předpokladu, že reakce proběhne do konce, a počáteční entalpií systému, konkrétně reaktantů. Tyto procesy jsou specifikovány pouze jejich počátečním a konečným stavem, takže změna entalpie pro reverz je negativní pro proces vpřed.

Běžnou standardní změnou entalpie je entalpie tvorby , která byla stanovena pro velké množství látek. Změny entalpie se běžně měří a kompilují v chemických a fyzikálních referenčních pracích, jako je CRC Handbook of Chemistry and Physics . Následuje výběr změn entalpie běžně uznávaných v termodynamice.

Při použití v těchto uznávaných pojmech se kvalifikační změna obvykle zruší a vlastnost se jednoduše nazývá entalpie „procesu“ . Protože se tyto vlastnosti často používají jako referenční hodnoty, je velmi běžné je citovat pro standardizovanou sadu parametrů prostředí nebo standardních podmínek , včetně:

  • Tlaku jedné atmosféry (1 atm nebo 101,325 kPa), nebo 1 bar
  • Teplota 25 ° C nebo 298,15 K
  • Koncentrace 1,0 M, je-li přítomen v roztoku, je prvek nebo sloučenina
  • Prvky nebo sloučeniny v jejich normálních fyzikálních stavech, tj. Standardním stavu

U takových standardizovaných hodnot je název entalpie běžně předponován termínem standard , např. Standardní entalpie tvorby .

Chemické vlastnosti:

  • Entalpie reakce , definovaná jako změna entalpie pozorovaná u složky termodynamického systému, když jeden mol látky zcela reaguje.
  • Entalpie tvorby , definovaná jako změna entalpie pozorovaná u složky termodynamického systému, když se z jejích elementárních předchůdců vytvoří jeden mol sloučeniny.
  • Entalpie spalování , definovaná jako změna entalpie pozorovaná u složky termodynamického systému, když jeden mol látky zcela shoří kyslíkem.
  • Entalpie hydrogenace , definovaná jako změna entalpie pozorovaná u složky termodynamického systému, když jeden mol nenasycené sloučeniny zcela reaguje s přebytkem vodíku za vzniku nasycené sloučeniny.
  • Entalpie atomizace , definovaná jako změna entalpie potřebná k úplnému oddělení jednoho molu látky na její atomy .
  • Entalpie neutralizace , definovaná jako změna entalpie pozorovaná u složky termodynamického systému, když při reakci kyseliny a zásady vzniká jeden mol vody.
  • Standardní entalpie roztoku , definovaná jako změna entalpie pozorovaná u složky termodynamického systému, když je jeden mol rozpuštěné látky zcela rozpuštěn v přebytku rozpouštědla, takže je roztok v nekonečném ředění.
  • Standardní entalpie denaturace (biochemie) , definovaná jako změna entalpie nutná k denaturaci jednoho molu sloučeniny.
  • Entalpie hydratace , definovaná jako změna entalpie pozorovaná, když je jeden mol plynných iontů zcela rozpuštěn ve vodě a tvoří jeden mol vodných iontů.

Fyzikální vlastnosti:

  • Entalpie fúze , definovaná jako změna entalpie nutná k úplné změně stavu jednoho molu látky mezi pevným a kapalným stavem.
  • Entalpie odpařování , definovaná jako změna entalpie nutná k úplné změně stavu jednoho molu látky mezi kapalným a plynným stavem.
  • Entalpie sublimace , definovaná jako změna entalpie nutná k úplné změně stavu jednoho molu látky mezi pevnými a plynnými stavy.
  • Mřížková entalpie , definovaná jako energie potřebná k oddělení jednoho molu iontové sloučeniny na oddělené plynné ionty do nekonečné vzdálenosti od sebe (to znamená žádná přitažlivá síla).
  • Entalpie míchání , definovaná jako změna entalpie po smíchání dvou (nereagujících) chemických látek.

Otevřené systémy

V termodynamických otevřených systémech může hmotnost (látek) proudit dovnitř a ven z hranic systému. První termodynamický zákon pro otevřené systémy uvádí: Zvýšení vnitřní energie systému se rovná množství energie přidané do systému hmotou proudící dovnitř a zahříváním, minus množství ztracené hmotou vycházející ven a ve formě práce odvedené systémem:

kde U in je průměrná vnitřní energie vstupující do systému a U out je průměrná vnitřní energie opouštějící systém.

Během stabilního, nepřetržitého provozu odpovídá energetická bilance aplikovaná na otevřený systém práci na hřídeli, kterou systém provádí přidáním tepla a přidanou čistou entalpií

Oblast prostoru uzavřená hranicemi otevřeného systému se obvykle nazývá kontrolní objem a může, ale nemusí odpovídat fyzickým stěnám. Pokud zvolíme tvar řídicího objemu tak, aby veškerý tok dovnitř nebo ven probíhal kolmo na jeho povrch, pak tok hmoty do systému vykonává práci, jako by to byl píst tekutiny tlačící hmotu do systému, a systém provádí pracujte na proudění hmoty ven, jako by pohánělo píst tekutiny. Poté se provádějí dva druhy prací: průtokové práce popsané výše, které se provádějí na kapalině (toto se také často nazývá práce pV ), a práce na hřídeli , které lze provádět na nějakém mechanickém zařízení, jako je turbína nebo čerpadlo.

Tyto dva druhy práce jsou vyjádřeny v rovnici

Substituce do výše uvedené rovnice pro kontrolní objem (cv) poskytne:

Definice entalpie, H , nám umožňuje použít tento termodynamický potenciál k zohlednění vnitřní energie a práce pV v tekutinách pro otevřené systémy:

Pokud dovolíme, aby se pohybovala i hranice systému (např. Kvůli pohybujícím se pístům), dostaneme dosti obecnou formu prvního zákona pro otevřené systémy. Pokud jde o časové deriváty, zní:

se součty na různých místech k, kde je dodáváno teplo, hmota proudí do systému a hranice se pohybují. K H K termíny znamenají entalpií toků, které lze zapsat jako

s k hmotnostním tokem a k molárním tokem v poloze k . TermíndV k/dtpředstavuje rychlost změny objemu systému v poloze k, která vede k výkonu pV systému. Parametr P představuje všechny ostatní formy výkonu systému, jako je výkon na hřídeli, ale může to být také, řekněme, elektrická energie vyrobená elektrickou elektrárnou.

Všimněte si toho, že předchozí výraz platí, pouze pokud je průtok kinetické energie zachován mezi vstupem a výstupem systému. V opačném případě musí být zahrnuto do zůstatku entalpie. Během provozu zařízení v ustáleném stavu ( viz turbína , čerpadlo a motor ) průměrdU/dtlze nastavit na nulu. To poskytuje užitečný výraz pro průměrnou výrobu energie pro tato zařízení bez chemických reakcí:

kde úhlové závorky označují časové průměry. Technický význam entalpie přímo souvisí s její přítomností v prvním zákoně pro otevřené systémy, jak byl formulován výše.

Schémata

T - s diagram dusíku. Červená křivka vlevo je křivka tání. Červená kopule představuje dvoufázovou oblast se stranou s nízkou entropií nasycenou kapalinou a stranou s vysokou entropií nasyceným plynem. Černé křivky dávají T - s vztah podél izobar. Tlaky jsou uvedeny v barech. Modré křivky jsou isenthalps (křivky konstantní entalpie). Hodnoty jsou vyznačeny modře v kJ/kg. Konkrétní body a , b atd. Jsou zpracovány v hlavním textu.

Hodnoty entalpie důležitých látek lze získat pomocí komerčního softwaru. Prakticky všechny relevantní materiálové vlastnosti lze získat buď v tabulkové nebo v grafické formě. Existuje mnoho typů diagramů, jako je h - T diagramy, které dávají specifickou entalpii jako funkce teploty pro různé tlaky a h - p diagramy, které poskytují h jako funkce p pro různé T . Jedním z nejběžnějších diagramů je teplotně specifický entropický diagram ( T - s diagram). Udává křivku tání a hodnoty nasycených kapalin a par společně s izobary a isenthalpy. Tyto diagramy jsou výkonnými nástroji v rukou tepelného inženýra.

Některé základní aplikace

Body ah na obrázku hrají roli v diskusi v této části.

Směřovat T (K) p (bar) s ( kJ/(kg K) ) h (kJ/kg)
A 300 1 6,85 461
b 380 2 6,85 530
C 300 200 5.16 430
d 270 1 6,79 430
E 108 13 3,55 100
F 77.2 1 3,75 100
G 77.2 1 2,83 28
h 77.2 1 5,41 230

Body e a g jsou nasycené kapaliny a bod h je nasycený plyn.

Škrcení

Schematický diagram škrcení v ustáleném stavu. Kapalina vstupuje do systému (tečkovaný obdélník) v bodě 1 a opouští jej v bodě 2. Hmotnostní tok je .

Jednou z jednoduchých aplikací konceptu entalpie je takzvaný škrticí proces, známý také jako Joule-Thomsonova expanze . Týká se stabilního adiabatického proudění tekutiny průtokovým odporem (ventilem, porézní zátkou nebo jakýmkoli jiným typem průtokového odporu), jak je znázorněno na obrázku. Tento proces je velmi důležitý, protože je v srdci domácích chladniček , kde je zodpovědný za pokles teploty mezi okolní teplotou a vnitřkem chladničky. Je to také konečná fáze mnoha typů zkapalňovačů .

Pro ustálený proudový režim musí být entalpie systému (tečkovaný obdélník) konstantní. Proto

Protože je hmotnostní tok konstantní, jsou specifické entalpie na obou stranách odporu toku stejné:

to znamená, že entalpie na jednotku hmotnosti se během škrcení nemění. Důsledky tohoto vztahu lze demonstrovat pomocí výše uvedeného diagramu T - s . Bod c je 200 bar a pokojová teplota (300 K). Expanze Joule – Thomsona z 200 barů na 1 bar sleduje křivku konstantní entalpie zhruba 425 kJ/kg (na obrázku není znázorněna) ležící mezi 400 a 450 kJ/kg isenthalps a končí v bodě d , který je v a teplota asi 270 K. Proto expanze z 200 barů na 1 bar ochlazuje dusík z 300 K na 270 K. Ve ventilu dochází k velkému tření a vzniká mnoho entropie, ale konečná teplota je stále nižší počáteční hodnota.

Bod e je zvolen tak, aby byl na přímce nasycené kapaliny s h = 100 kJ/kg. To zhruba odpovídá p = 13 bar a T = 108 K. Škrcení z tohoto bodu na tlak 1 bar končí ve dvoufázové oblasti (bod f ). To znamená, že směs plynu a kapaliny opouští škrticí ventil. Protože entalpie je rozsáhlý parametr, entalpie v f ( h f ) se rovná entalpii v g ( h g ) vynásobené kapalnou frakcí v f ( x f ) plus entalpie v h ( h h ) vynásobené frakce plynu v f (1 - x f ) . Tak

S čísly: 100 = x f × 28 + (1 - x f ) × 230 , takže x f = 0,64. To znamená, že hmotnostní podíl kapaliny ve směsi kapalina -plyn, která opouští škrticí ventil, je 64%.

Kompresory

Schéma kompresoru v ustáleném stavu. Kapalina vstupuje do systému (tečkovaný obdélník) v bodě 1 a opouští jej v bodě 2. Hmotnostní tok je . Napájecí P se aplikuje a toku tepla Q se uvolňuje do okolí při okolní teplotě T A .

Výkon P je aplikován např. Jako elektrická energie. Pokud je komprese adiabatická , teplota plynu stoupá. V reverzibilním případě by to bylo při konstantní entropii, což odpovídá svislé čáře v T - s diagramu. Například stlačením dusík od 1 bar (bod a ) až 2 bar (bod b ), by mělo za následek zvýšení teploty od 300 K do 380 K. Aby se umožnilo výstupu stlačeného plynu o teplotě místnosti T A , výměnu tepla, např chladicí vodou, je nutné. V ideálním případě je komprese izotermická. Průměrný tepelný tok do okolí je . Protože je systém v ustáleném stavu, dává první zákon

Minimální výkon potřebný pro kompresi je realizován, pokud je komprese reverzibilní. V tom případě druhý zákon termodynamiky pro otevřené systémy dává

Odstraněním Q̇ získáte minimální výkon

Například stlačením 1 kg dusíku od 1 bar do 200 bar nákladů alespoň ( h c - h ) - T ( s c - to ) . S daty získanými pomocí T - s diagramu najdeme hodnotu (430 - 461) - 300 × (5,16 - 6,85) = 476 kJ/kg.

Vztah pro moc lze dále zjednodušit zapsáním jako

S dh = T ds + v dp to má za následek konečný vztah

Dějiny

Termín entalpie byl vytvořen relativně pozdě v historii termodynamiky, na počátku 20. století. Energii představil v moderním smyslu Thomas Young v roce 1802, zatímco entropii vytvořil Rudolf Clausius v roce 1865. Energie používá kořen řeckého slova ἔργον ( ergon ), což znamená „práce“, k vyjádření myšlenky schopnosti vykonávat práci. . Entropie používá řecké slovo τροπή ( tropē ), což znamená transformace . Entalpie používá kořen řeckého slova θάλπος ( thalpos ) „teplo, teplo“

Termín vyjadřuje zastaralý koncept obsahu tepla , protože dH označuje množství tepla získaného v procesu pouze při konstantním tlaku, ale ne v obecném případě, když je tlak proměnný. Josiah Willard Gibbs použil pro přehlednost termín „tepelná funkce pro konstantní tlak“.

Zavedení konceptu „tepelného obsahu“ H je spojeno s Benoîtem Paulem Émile Clapeyronem a Rudolfem Clausiem ( vztah Clausius – Clapeyron , 1850).

Pojem entalpie se poprvé objevil v tisku v roce 1909. Je přičítán Heike Kamerlingh Onnes , která jej s největší pravděpodobností představila o rok dříve, na prvním zasedání Institutu chlazení v Paříži. Získal měnu až ve dvacátých letech minulého století, zejména pomocí parních tabulek a diagramů Mollier , publikovaných v roce 1927.

Do 20. let 20. století se symbol H používal, poněkud nekonzistentně, pro „teplo“ obecně. Definici H jako přísně omezenou na entalpii nebo „obsah tepla při konstantním tlaku“ formálně navrhl Alfred W. Porter v roce 1922.

Viz také

Poznámky

Reference

Bibliografie

externí odkazy