Entalpi

Fra Wikipedia, den frie encyklopedi
Gå til: navigasjon, søk

Entalpi er et begrep innen termodynamikken som brukes til å beskrive mengden av varme i et system. Ordet kommer fra det greske ordet «enthalpein» som betyr «å varme opp». Entalpi blir vanligvis angitt med bokstaven H  og er definert som summen av et systems indre energi U  og systemets trykk P  multiplisert med dets volum V . Derfor har man

H = U + PV \,

Denne størrelsen fremkommer ved å betrakte en liten varmemengde ΔQ  som tilføres et system som står under konstant trykk, men har et volum som kan variere. Dermed forandres den indre energien til systemet med ΔU  samtidig som det utfører et arbeid ΔW = PΔV. Fra termodynamikkens første hovedsetning om energiens bevarelse, vil da ΔQ = ΔU + PΔV. Dette kan nå skrives som ΔQ = ΔH  da trykket P er konstant. Den tilførte varmen tilsvarer dermed direkte forandringen i systemets entalpi.

Begrepet spiller en sentral rolle i beskrivelsen av kjemiske reaksjoner. Entalpiendringen i en slik reaksjon finnes ved å trekke summen av entalpien til produktene fra summen av entalpien til utgangsstoffene, det vil si ∆ H = Hslutt - Hstart.

Matematiske sammenhenger[rediger | rediger kilde]

Når den tilførte varmen ΔQ  er infinitesemal liten, vil forandringen av systemet være reversibel. Har det temperaturen T, kan denne varmemengden uttrykkes ved den tilsvarende forandringen av systemets entropi S som TdS. Termodynamikkens andre hovedsetning kan da skrives som dU = TdS - PdV. Det gjør det naturlig å betrakte den indre energien som en funksjon U = U(S,V) hvor S og V kalles de naturlig variable for denne funksjonen. Varmekapasiteten ΔQ/ΔT til systemet under en oppvarming som skjer ved konstant volum, kan derfor matematisk beregnes fra

 C_V =  \left({\partial U\over\partial T} \right)_V

For entalpien H = U + PV er nå det tilsvarende differensialet dH = dU + PdV + VdP. Settes her inn for dU, blir dH = TdS + VdP. Derfor sies entropien S og trykket P å være de naturlig variable for entalpien. Varmekapasiteten ved oppvarming under konstant trykk er nå

 C_P =  \left({\partial H\over\partial T} \right)_P

Entalpien er formelt forbundet med den indre energien via en Legendre-transformasjon hvor den variable V  i den energien byttes ut med den konjugerte variable P = - (∂U/∂V)S. Fra entalpien H(S,P) vil den inverse transformasjonen gi den indre energien U = H - PV  hvor nå V = (∂H/∂P)S. Her forblir entropien uforandret og er derfor en passiv variabel.