コア コンセプト
このチュートリアルでは、エンタルピー の定義と方程式について学びます。 .さらに、熱力学に関連するいくつかのアプリケーションについても学びます。
他の記事で取り上げるトピック
- 熱力学の法則
- 比熱
- 格子エネルギー
- 燃焼反応
エンタルピーの定義
エンタルピー (H) は熱力学と関係があります。これは、化学および生物システムで使用される一定の圧力での状態関数です。これは、エンタルピーが最終エネルギー、圧力、および体積のみに依存し、影響を受けないことを意味します システムが最終状態に到達するまでにたどったパス。
これは、システム内の熱伝達に等しい内部エネルギーの変化です。これはエネルギー保存の法則によるものです。
エンタルピー式
この特性は、システムの内部エネルギーと圧力 x 体積の積の合計です。
H =U + pV
H:エンタルピー
U:システムの内部エネルギー
p:圧力
V:ボリューム
仕事と呼ばれる W で表される pV も表示される場合があります。
H =U + W
エンタルピーの SI 測定単位はジュール (J) です。ただし、カロリーまたは英国熱量単位 (BTU) の単位が表示される場合があります。
温度依存性
上記の式には見られませんが、エンタルピーを決定する際に関係する要因は温度です。反応中の同じ反応物は、異なる温度で移動できる熱量が異なる場合があります。さらに、異なる周囲温度では、異なる反応物が物質の異なる相にある可能性があり、これも熱伝達に関与する可能性があります。
比エンタルピー
比エンタルピー h は、エネルギーの均衡化に関係する計算を行うときに見られます。これは、エネルギー平衡方程式を見るとき、2 つの異なる条件でのエンタルピーの差、つまり変化について考えているためです。
通常、システムの初期条件と最終条件のエネルギー差を測定するために、表から、または単語の問題で提示された基準値が与えられます。 H は絶対に決定できないため、基準状態を H=0 として割り当てる可能性があります。たとえば、水と水蒸気を見ると、0.1ºC および通常の大気圧での h 値は 0 に割り当てられます。
吸熱 vs 発熱
プロセスが吸熱性である場合、システムに熱を吸収します。これにより、△H 値が正になります。一方、プロセスが発熱性である場合、環境に熱を放出します。エネルギーに変化があるように見えますが、これらの反応は、すべての化学反応と同様に、エネルギー保存の法則に従うことを忘れないでください。
エントロピー vs エンタルピー
熱力学で使用されるすべての用語があるため、それらすべてを追跡するのは混乱する可能性があります。エントロピー (S) は、システムに見られる無秩序とランダム性の量です。簡単に言えば、反応が無秩序になればなるほど、エントロピーは大きくなります。たとえば、固体から液体への反応はエントロピーが高く、気体から液体への反応はエントロピーが低くなります。この特性は、ギブスの自由エネルギーなどのトピックでさらに分析できます。
エンタルピーの応用
現実世界のいたるところで化学反応が起こっており、日常生活の中でエンタルピーのさまざまな例が見られます。その一例が携帯カイロです。これらの小さなパケットは、閉じたシステムで一定の圧力下で鉄の酸化反応を起こします。そのため、パケットを壊すと、すばやく簡単に暖かくなります.エネルギーが熱の形でシステムから放出されているため、これは発熱反応の一例です。エンタルピーの別の例は、冷蔵庫のコンプレッサーに見られます。ここでも、一定の圧力という正確な条件の下で、気化反応が発生します。冷媒化学物質が吸熱物質で気化するにつれて、エネルギーが使用され、熱の形でシステムに吸収されます。
さらに読む
エンタルピーに関する詳細な問題例については、ヘスの法則に関する記事をご覧ください!
エンタルピーの計算方法については、エンタルピーの計算ページでさまざまなテクニックを確認してください!
