Что такое энтальпия и энтропия

\left( 4 \right),$

Полный дифференциал энтальпии ($H(S,p)$) можно записать так:

В процессе при постоянном давлении изменение энтальпии равно:

$\Delta H=\Delta U+p\Delta V=\Delta Q\left( 6 \right)$.

Энтальпию применяют при расчетах выделяющего тепла для процессов, происходящих при постоянном давлении.

Энтальпию сложной системы можно находить как сумму энтальпий отдельных ее компонент.

Пусть термодинамическая система состоит из нескольких веществ, тогда имеем:

$dH=TdS+Vdp+\sum\limits_i \mu_ dm_\left( 8 \right)$.

Энтальпию идеального газа можно выразить через коэффициент Пуассона этого газа (γ):

Энтропия

Энтропия, как и энтальпия, является функцией состояния.

Для обратимого процесса энтропию определяют как:

Формула (9) определяет энтропию с точностью до постоянной величины. Физическим смыслом обладает именно изменение энтропии, а не она сама.

Как и энтальпия, энтропия аддитивная величина:

$S=\sum\limits_i S_ \left( 11 \right)$,

$S_i$ – энтропия компоненты термодинамической системы.

Процесс в замкнутой термодинамической системе, протекающий без изменения энтропии называют изоэнтропийным. Это, например, адиабатный процесс, происходящий без теплообмена системы с внешней средой.

Энтропия имеет связь с вероятностью в термодинамике.

Формула Больцмана реализует связь термодинамической вероятности и энтропии:

$S=k_b\ln \left( W \right)$ (12),

Смысл энтропии в том, что она является мерой беспорядка в термодинамической системе. Большее количество микросостояний, которое осуществляет макросостояние, соответствует большей энтропии.

Если система находится в состоянии термодинамического равновесия, что соответствует наиболее вероятному состоянию системы, количество микросостояний наибольшее, энтропия в этом случае максимальна.

Соотношения Максвелла

Это означает, что только две из названных переменных являются независимыми.

Запишем полные дифференциалы от термодинамических потенциалов:

Используя выражения для дифференциалов термодинамических функций получим:

Получаем уравнение Максвелла:

Применяя сказанное выше полный дифференциал энтальпии можно записать как:

$dH=C_

dT+\left[ V-T\left( \frac<\partial V> <\partial T>\right)_

\right]dp\left( 14 \right)$,

Полный дифференциал энтропии:

Если в качестве независимых переменных использовать температуру и давление, тогда имеем:

Получи деньги за свои студенческие работы

Курсовые, рефераты или другие работы

Автор этой статьи Дата последнего обновления статьи: 29 03 2021

Источник

Что такое энтальпия и энтропия

Изменение свободной энергии (ΔG) химической реакции зависит от ряда факторов, в том числе от температуры и концентрации реагентов (см. с. 24). В этом разделе обсуждаются еще два параметра, которые связаны со структурными и энергетическими изменениями молекул.

У многих химических реакций ΔG и ΔН имеют близкие значения (см., например, Б1 ). Это обстоятельство позволяет определять энергетическую ценность пищевых продуктов. В живых организмах пища обычно окисляется кислородом до СО 2 и H 2 O (см. с. 114). Максимальную химическую работу, которую питательные вещества могут совершить в организме, т. е. ΔG реакции окисления компонентов пищи, определяют путем сжигания взятой навески соответствующего вещества в калориметре в атмосфере кислорода. Выделившееся тепло повышает температуру воды в калориметре. По разности температур рассчитывают теплоту реакции (энтальпию сгорания).

Энтропия системы тем выше, чем больше степень неупорядоченности (беспорядка) системы. Таким образом, если процесс идет в направлении увеличения неупорядоченности системы (а повседневный опыт показывает, что это наиболее вероятный процесс), ΔS — величина положительная. Для увеличения степени порядка в системе (ΔS > 0) необходимо затратить энергию. Оба этих положения вытекают из фундаментального закона природы — второго закона термодинамики. Количественно зависимость между изменениями энтальпии, энтропии и свободной энергии описывается уравнением Гиббса-Гельмгольца :

Поясним зависимость этих трех величин на двух примерах.

Источник

Энтальпия — что это такое простыми словами

Про энтальпию на простом языке

При работе с какими-либо расчётами, вычислениями и выполнении прогноза разнообразных явлений, связанных с теплотехникой, каждый сталкивается с понятием энтальпия. Но для людей, специальность которых не касается теплоэнергетики или которые лишь поверхностно сталкиваются с подобными терминами, слово «энтальпия» будет наводить страх и ужас. Итак, давайте разберёмся, действительно ли всё так страшно и непонятно?

Если попытаться сказать совсем просто, под термином энтальпия понимается энергия, которая доступна для преобразования в теплоту при некотором постоянном давлении. Понятие энтальпия в переводе с греческого значит «нагреваю». То есть формулу, содержащую элементарную сумму внутренней энергии и произведенную работу, называют энтальпией. Эта величина обозначается буквой i.

Если записать вышесказанное физическими величинами, преобразовать и вывести формулу, то получится i = u + pv (где u – внутренняя энергия; p, u – давление и удельный объем рабочего тела в том же состоянии, для которого взято значение внутренней энергии). Энтальпия — аддитивная функция, т. е. энтальпия всей системы равна сумме всех составляющих её частей.

Термин «энтальпия» сложен и многогранен.

Но если постараться в нём разобраться, то всё пойдёт очень просто и понятно.

Ну, что же, механизм работы понятен. Вам лишь нужно внимательно читать и вникать. С термином «Энтальпии» мы уже разобрались, также привели и его формулу. Но тут же возникает ещё один вопрос: откуда взялась эта формула и почему энтропия связана, к примеру, с внутренней энергией и давлением?

Суть и смысл

Для того, чтобы попытаться выяснить физический смысл понятия «энтальпия» нужно знать первый закон термодинамики:

энергия не исчезает в никуда и не возникает из ничего, а лишь переходит из одного вида в другой в одинаковых количествах. Таким примером может служить переход теплоты (тепловой энергии) в механическую энергию, и наоборот.

Уравнение первого закона термодинамики нам нужно преобразить в вид dq = du + pdv = du + pdv + vdp – vdp = d(u + pv) – vdp. Отсюда мы видим выражение (u + pv). Именно это выражение и называется энтальпией (полная формула приводилась выше).

Энтальпия также является величиной состояния, потому что составляющие u (напряжение) и p (давление), v (удельный объём) имеют для каждой величины определенные значения. Зная это, первый закон термодинамики возможно переписать в виде: dq = di – vdp.