რა ერთეულებშია გამოხატული ენთალპია? რა არის ენთალპია

ენთალპიაარის ნივთიერების თვისება, რომელიც მიუთითებს ენერგიის რაოდენობაზე, რომელიც შეიძლება გარდაიქმნას სითბოდ.

ენთალპიაარის ნივთიერების თერმოდინამიკური თვისება, რომელიც მიუთითებს ენერგიის დონე, შენარჩუნებულია მის მოლეკულურ სტრუქტურაში. ეს ნიშნავს, რომ მიუხედავად იმისა, რომ ნივთიერებას შეიძლება ჰქონდეს ენერგია ემყარება , მაგრამ მისი ყველა არ შეიძლება გარდაიქმნას სითბოდ. შინაგანი ენერგიის ნაწილი ყოველთვის რჩება ნივთიერებაშიდა ინარჩუნებს მოლეკულურ სტრუქტურას. ზოგიერთი ნივთიერება მიუწვდომელია, როდესაც მისი ტემპერატურა გარემოს ტემპერატურას უახლოვდება. აქედან გამომდინარე, ენთალპიაარის ენერგიის რაოდენობა, რომელიც ხელმისაწვდომია სითბოში გადაქცევისთვის გარკვეული ტემპერატურისა და წნევის დროს. ენთალპიის ერთეულები- ბრიტანული თერმული ერთეული ან ჯული ენერგიისთვის და Btu/lbm ან J/kg კონკრეტული ენერგიისთვის.

ენთალპიის რაოდენობა

რაოდენობა მატერიის ენთალპიამისი მოცემული ტემპერატურის მიხედვით. ეს ტემპერატურა- ეს ის ღირებულებაა, რომელსაც მეცნიერები და ინჟინრები ირჩევენ გამოთვლების საფუძვლად. ეს არის ტემპერატურა, რომლის დროსაც ნივთიერების ენთალპია არის ნულოვანი J. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ნივთიერებას არ აქვს ხელმისაწვდომი ენერგია, რომელიც შეიძლება გარდაიქმნას სითბოდ. ეს ტემპერატურა განსხვავებულია სხვადასხვა ნივთიერებისთვის. მაგალითად, წყლის ეს ტემპერატურა არის სამმაგი წერტილი (0 °C), აზოტი არის -150 °C, ხოლო მაცივრები მეთანისა და ეთანის საფუძველზე არის -40 °C.

თუ ნივთიერების ტემპერატურა აღემატება მოცემულ ტემპერატურას ან ცვლის მდგომარეობას აირისებრ მდგომარეობაში მოცემულ ტემპერატურაზე, ენთალპია გამოიხატება როგორც დადებითი რიცხვი. პირიქით, ამაზე დაბალ ტემპერატურაზე ნივთიერების ენთალპია გამოიხატება როგორც უარყოფითი რიცხვი. ენთალპია გამოიყენება გამოთვლებში ორ მდგომარეობას შორის ენერგიის დონის განსხვავების დასადგენად. ეს აუცილებელია აღჭურვილობის დასაყენებლად და პროცესის სასარგებლო ეფექტის დასადგენად.

ენთალპიახშირად განისაზღვრება, როგორც მატერიის მთლიანი ენერგია, ვინაიდან იგი უდრის მოცემულ მდგომარეობაში მისი შინაგანი ენერგიის ჯამს (u) სამუშაოს შესრულების უნართან ერთად (pv). მაგრამ სინამდვილეში, ენთალპია არ მიუთითებს ნივთიერების მთლიან ენერგიაზე მოცემულ ტემპერატურაზე აბსოლუტურ ნულზე (-273°C). ამიტომ, იმის ნაცვლად, რომ განსაზღვროს ენთალპიაროგორც ნივთიერების მთლიანი სითბო, ის უფრო ზუსტად განისაზღვრება, როგორც ნივთიერების ხელმისაწვდომი ენერგიის მთლიანი რაოდენობა, რომელიც შეიძლება გარდაიქმნას სითბოდ.
H = U + pV

ენთალპია არის ენერგია, რომელიც თან ახლავს კონკრეტულ სისტემას, რომელიც იმყოფება თერმოდინამიკურ წონასწორობაში მუდმივი პარამეტრებით (წნევა და ენტროპია).

ენტროპია არის თერმოდინამიკური სისტემის მოწესრიგების მახასიათებელი.

ენთალპია(ბერძნულიდან enthalpo - I სითბო), თერმოდინამიკური სისტემის მდგომარეობის ერთმნიშვნელოვანი ფუნქცია H ენტროპიის დამოუკიდებელი პარამეტრებით S და წნევის p, დაკავშირებულია U შიდა ენერგიასთან H = U + pV მიმართებით, სადაც V არის სისტემის მოცულობა. მუდმივ p-ზე ენთალპიის ცვლილება უდრის სისტემას მიწოდებული სითბოს რაოდენობას, რის გამოც ენთალპიას ხშირად უწოდებენ თერმულ ფუნქციას ან სითბოს შემცველობას. თერმოდინამიკური წონასწორობის მდგომარეობაში (მუდმივ p და S-ზე) სისტემის ენთალპია მინიმალურია.

ენტროპია არის უწესრიგობის, ერთგვაროვნების, შერეულობის და სიმეტრიის საზომი.

რამდენიმე მეცნიერს ესმოდა ეს ცნება.........ჩვეულებრივ, როგორც გადატანითი მნიშვნელობით ითქვა, ეს არის სისტემის ქაოსის საზომი.....ანუ გამოდის, რომ ქაოსის შეკვეთა შეიძლება. ანუ ის საშუალებას აძლევს ადამიანს განასხვავოს შექცევადი პროცესები შეუქცევადი პროცესებისგან....... შექცევადი პროცესებისთვის ენტროპია მაქსიმალური და მუდმივია...... ხოლო შეუქცევადი პროცესებისთვის ის იზრდება. მე მოგცემთ ერთ სტატიას...... თერმოდინამიკის საფუძველი არის განსხვავება ორ ტიპის პროცესს შორის - შექცევადსა და შეუქცევადს შორის. შექცევადი პროცესი არის პროცესი, რომელსაც შეუძლია წავიდეს როგორც წინ, ასევე უკან და როდესაც სისტემა უბრუნდება თავდაპირველ მდგომარეობას, ცვლილებები არ ხდება. ნებისმიერ სხვა პროცესს შეუქცევადს უწოდებენ. კლასიკური მექანიკური კვლევის პროგრამის კანონები შექცევადია. თერმოდინამიკის გაჩენასთან ერთად, ფიზიკაში ჩართული იყო პროცესების შეუქცევადობის იდეა, რაც მიუთითებს ფენომენების დინამიური აღწერის გამოყენების საზღვრებზე.

ენტროპია (ბერძნ. in and rotation, transformation) ერთ-ერთი მთავარია. კლასიკური ფიზიკის ცნებები, მეცნიერებაში შემოტანილი რ.კლაუზიუსის მიერ. მაკროსკოპული ხედიდან. ენერგია გამოხატავს ენერგიის გარდაქმნის უნარს: რაც უფრო მეტი ენერგია აქვს სისტემას, მით ნაკლები ენერგიაა მასში არსებული ტრანსფორმაციის უნარი. ე-ს კონცეფციის დახმარებით ჩამოყალიბებულია ერთ-ერთი მთავარი პრინციპი. ფიზიკური კანონები - ენერგიის გაზრდის კანონი ან თერმოდინამიკის მეორე კანონი, რომელიც განსაზღვრავს ენერგიის გარდაქმნების მიმართულებას: დახურულ სისტემაში ენერგია ვერ იკლებს. მაქსიმალური ენერგიის მიღწევა ახასიათებს წონასწორობის მდგომარეობის დაწყებას, რომელშიც შემდგომი ენერგიის გარდაქმნები აღარ არის შესაძლებელი - მთელი ენერგია გადაიქცა სითბოდ და დადგა თერმული წონასწორობის მდგომარეობა.

მოკლე მიმოხილვა

ნულოვანი კანონი

პირველი კანონი

ის ასევე შეიძლება განისაზღვროს, როგორც:: იზოლირებულ სისტემაში მიწოდებული სითბოს რაოდენობა იხარჯება სამუშაოს შესრულებაზე და შიდა ენერგიის შეცვლაზე.

მეორე კანონი

მესამე კანონი

მოკლედ, ვარაუდობენ, რომ ენტროპია არის "ტემპერატურაზე დამოკიდებული" და მივყავართ აბსოლუტური ნულის იდეის ჩამოყალიბებამდე.

მეოთხე კანონი (წინასწარი)

ნებისმიერ არაბალანსირებულ სისტემას აქვს ისეთი თვისებები, რომელსაც ეწოდება კინეტიკური, რომელიც განსაზღვრავს არათანაბარი პროცესების მიმდინარეობის მახასიათებლებს თერმოდინამიკის მეორე კანონით მითითებული მიმართულებით და რომელზედაც არ არის დამოკიდებული თერმოდინამიკური ძალები, რომლებიც ამ არაწონასწორობის პროცესებს მართავენ.

თერმოდინამიკის პრინციპები

თერმოდინამიკის ნულოვანი კანონი

თერმოდინამიკის ნულოვანი კანონი ასე დასახელდა, რადგან ის ჩამოყალიბდა მას შემდეგ, რაც პირველი და მეორე კანონები გახდა დამკვიდრებული სამეცნიერო კონცეფციები. მასში ნათქვამია, რომ იზოლირებული თერმოდინამიკური სისტემა, დროთა განმავლობაში, სპონტანურად შედის თერმოდინამიკური წონასწორობის მდგომარეობაში და რჩება მასში განუსაზღვრელი ვადით, თუ გარე პირობები უცვლელი რჩება. მას ასევე უწოდებენ თერმოდინამიკურ წონასწორობას, გულისხმობს სისტემაში მექანიკური, თერმული და ქიმიური წონასწორობის არსებობას. კლასიკური თერმოდინამიკა მხოლოდ ამტკიცებს თერმოდინამიკური წონასწორობის მდგომარეობის არსებობას, მაგრამ არაფერს ამბობს მის მისაღწევად საჭირო დროზე.

ლიტერატურაში დებულებები თერმული წონასწორობის თვისებების შესახებ ასევე ხშირად შედის ნულოვანი პრინციპით. თერმული წონასწორობა შეიძლება არსებობდეს სისტემებს შორის, რომლებიც გამოყოფილია ფიქსირებული თბოგამტარი დანაყოფით, ანუ დანაყოფი, რომელიც სისტემებს საშუალებას აძლევს გაცვალონ შიდა ენერგია, მაგრამ არ აძლევს ნივთიერების გავლას. თერმული წონასწორობის ტრანზიტულობის პოსტულატი ამბობს, რომ თუ ასეთი დანაყოფით გამოყოფილი ორი სხეული (დიათერმული) ერთმანეთთან თერმულ წონასწორობაშია, მაშინ ნებისმიერი მესამე სხეული, რომელიც თერმულ წონასწორობაშია ერთ-ერთ ამ სხეულთან, ასევე იქნება თერმულ წონასწორობაში. მეორე სხეული.

სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, თუ ორი დახურული სისტემა ადა ბშეიყვანეს ერთმანეთთან თერმულ კონტაქტში, შემდეგ თერმოდინამიკური წონასწორობის მიღწევის შემდეგ სრული სისტემა ა+ბსისტემები ადა ბერთმანეთთან თერმული წონასწორობის მდგომარეობაში იქნებიან. უფრო მეტიც, თითოეული სისტემა ადა ბთავადაც თერმოდინამიკური წონასწორობის მდგომარეობაშია. მაშინ თუ სისტემები ბდა Cთერმულ წონასწორობაში არიან, შემდეგ სისტემები ადა Cასევე თერმულ წონასწორობაში არიან ერთმანეთთან.

უცხოენოვან და ნათარგმნ ლიტერატურაში პოსტულატს თერმული წონასწორობის გარდამავალობის შესახებ ხშირად ნულოვან საწყისს უწოდებენ, ხოლო თერმოდინამიკური წონასწორობის მიღწევის პოზიციას შეიძლება ეწოდოს „მინუს პირველი“ დასაწყისი. ტრანზიტულობის პოსტულატის მნიშვნელობა მდგომარეობს იმაში, რომ ის საშუალებას გვაძლევს შემოვიტანოთ სისტემის მდგომარეობის გარკვეული ფუნქცია, რომელსაც აქვს თვისებები. ემპირიულიტემპერატურა, ანუ ტემპერატურის საზომი ინსტრუმენტების შექმნა. ასეთი მოწყობილობის, თერმომეტრის გამოყენებით გაზომილი ემპირიული ტემპერატურის თანასწორობა არის სისტემების (ან იმავე სისტემის ნაწილების) თერმული წონასწორობის პირობა.

თერმოდინამიკის პირველი კანონი

თერმოდინამიკის პირველი კანონი გამოხატავს ენერგიის შენარჩუნების უნივერსალურ კანონს თერმოდინამიკის პრობლემებთან მიმართებაში და გამორიცხავს პირველი ტიპის მუდმივი ძრავის შექმნის შესაძლებლობას, ანუ მოწყობილობას, რომელსაც შეუძლია სამუშაოს შესრულება ენერგიის შესაბამისი ხარჯვის გარეშე.

შინაგანი ენერგია უთერმოდინამიკური სისტემა შეიძლება შეიცვალოს ორი გზით, მასზე მუშაობის შესრულებით ან გარემოსთან სითბოს გაცვლის გზით. თერმოდინამიკის პირველი კანონი ამბობს, რომ სისტემის მიერ მიღებული სითბო მიდის სისტემის შიდა ენერგიის გასაზრდელად და ამ სისტემის მიერ სამუშაოს შესასრულებლად, რაც შეიძლება დაიწეროს როგორც δQ = δA + dU. Აქ dU- სისტემის შიდა ენერგიის სრული დიფერენციალი, δQარის სისტემაში გადაცემული სითბოს ელემენტარული რაოდენობა და δA- უსასრულოდ მცირე ან ელემენტარულისისტემის მიერ შესრულებული სამუშაო. ვინაიდან მუშაობა და სითბო არ არის მდგომარეობის ფუნქციები, არამედ დამოკიდებულია იმაზე, თუ როგორ გადადის სისტემა ერთი მდგომარეობიდან მეორეზე, გამოიყენება სიმბოლოთი აღნიშვნა. δ რომ ხაზი გავუსვა δQდა δA- ეს არის უსასრულოდ მცირე სიდიდეები, რომლებიც არ შეიძლება ჩაითვალოს რაიმე ფუნქციის დიფერენციალურად.

ნიშნები როდის δQდა δAზემოაღნიშნულ ურთიერთობაში გამოხატეთ თანხმობა, რომ სისტემის მიერ შესრულებული სამუშაო და სისტემის მიერ მიღებული სითბო განიხილება დადებითად, მიღებულია თერმოდინამიკის უმეტეს თანამედროვე ნაშრომებში.

თუ სისტემა ასრულებს მხოლოდ მექანიკურ მუშაობას მისი მოცულობის ცვლილების გამო, მაშინ ელემენტარული სამუშაო იწერება როგორც δA = PdV, სად dV- მოცულობის ზრდა. კვაზი-სტატიკურ პროცესებში ეს სამუშაო უდრის სისტემაზე გარე ძალების მუშაობას, აღებული საპირისპირო ნიშნით: δA შიდა = –δA გარე, მაგრამ არაკვაზისტატიკური პროცესებისთვის ეს კავშირი არ მოქმედებს. ზოგადად, ელემენტარული ნამუშევარი იწერება ჯამის სახით δA = A 1 და 1 +A 2 და 2 + ... , სად ა 1 ,ა 2 , ... - პარამეტრების ფუნქციები ა 1 ,ა 2 , ... და ტემპერატურა თ, დაურეკა განზოგადებული ძალებით .

სისტემაში ნივთიერების რაოდენობის შეცვლასთან დაკავშირებული სამუშაო (ქიმიური სამუშაო) შეიძლება გამოიყოს სამუშაოს ზოგადი გამოხატულებიდან ცალკე ტერმინად.

თერმოდინამიკის მეორე კანონი

თერმოდინამიკის მეორე კანონი აწესებს შეზღუდვებს პროცესების მიმართულებაზე, რომელიც შეიძლება მოხდეს თერმოდინამიკურ სისტემებში და გამორიცხავს მეორე სახის მუდმივი მოძრაობის მანქანის შექმნის შესაძლებლობას. ფაქტობრივად, ამ შედეგს უკვე მიაღწია სადი კარნომ თავის ნარკვევში „ცეცხლის მამოძრავებელი ძალისა და ამ ძალის გამომუშავების უნარის მქონე მანქანების შესახებ“. თუმცა, კარნო ეყრდნობოდა კალორიული თეორიის ცნებებს და არ მისცა თერმოდინამიკის მეორე კანონის მკაფიო ფორმულირება. ეს გაკეთდა 1850-1851 წლებში დამოუკიდებლად კლაუსიუსმა და კელვინმა. ამ კანონის რამდენიმე განსხვავებული, მაგრამ ამავე დროს ექვივალენტური ფორმულირება არსებობს.

კელვინის პოსტულატი: ”წრიული პროცესი შეუძლებელია, რომლის ერთადერთი შედეგი იქნება სამუშაოს წარმოება თერმული რეზერვუარის გაგრილების გამო”. ასეთ წრიულ პროცესს ტომსონ-პლანკის პროცესს უწოდებენ და ვარაუდობენ, რომ ასეთი პროცესი შეუძლებელია.

კლაუსიუსის პოსტულატი: ”სითბო არ შეიძლება სპონტანურად გადავიდეს ნაკლებად გახურებული სხეულიდან უფრო გახურებულ სხეულზე”. პროცესს, რომელშიც სხვა ცვლილება არ ხდება, გარდა სითბოს გადაცემისა ცივი სხეულიდან ცხელზე, ეწოდება კლაუსიუსის პროცესს. პოსტულატში ნათქვამია, რომ ასეთი პროცესი შეუძლებელია. სითბოს შეუძლია სპონტანურად გადატანა მხოლოდ ერთი მიმართულებით, უფრო გახურებული სხეულიდან ნაკლებად გახურებულზე და ასეთი პროცესი შეუქცევადია.

პოსტულატად ტომსონ-პლანკის პროცესის შეუძლებლობის აღებისას შეიძლება დაამტკიცოს, რომ კლაუსიუსის პროცესი შეუძლებელია და პირიქით, კლაუსიუსის პროცესის შეუძლებლობისგან გამომდინარეობს, რომ ტომსონ-პლანკის პროცესიც შეუძლებელია.

თერმოდინამიკის მეორე კანონის დასკვნა, რომელიც პოსტულირებულია ზემოხსენებულ ფორმულირებებში, საშუალებას გვაძლევს შემოვიტანოთ თერმოდინამიკური მდგომარეობის კიდევ ერთი ფუნქცია თერმოდინამიკური სისტემებისთვის. სენტროპია, ისეთი, რომ მისი სრული დიფერენციალი კვაზი-სტატიკური პროცესებისთვის იწერება როგორც dS=δQ/T. ტემპერატურასა და შინაგან ენერგიასთან ერთად, რომლებიც შეყვანილია ნულოვანი და პირველი პრინციპებით, ენტროპია წარმოადგენს თერმოდინამიკური პროცესების მათემატიკური აღწერისთვის აუცილებელ რაოდენობათა სრულ კომპლექტს. აღნიშნული სამი სიდიდედან მხოლოდ ორი, რომელსაც თერმოდინამიკა ფიზიკაში გამოყენებულ ცვლადების ჩამონათვალს უმატებს, დამოუკიდებელია.

თერმოდინამიკის მესამე კანონი

თერმოდინამიკის მესამე კანონი ან ნერნსტის თეორემა ამბობს, რომ ნებისმიერი წონასწორული სისტემის ენტროპია, როდესაც ტემპერატურა უახლოვდება აბსოლუტურ ნულს, წყვეტს რაიმე მდგომარეობის პარამეტრზე დამოკიდებულებას და მიისწრაფვის გარკვეულ ზღვარზე. ფაქტობრივად, ნერნსტის თეორემის შინაარსი მოიცავს ორ დებულებას. პირველი მათგანი პოსტულირებულია ენტროპიის ლიმიტის არსებობაზე, როდესაც ის უახლოვდება აბსოლუტურ ნულს. ამ ლიმიტის რიცხვითი მნიშვნელობა, როგორც წესი, ვარაუდობენ, რომ ტოლია ნულის ტოლი, ამიტომ ლიტერატურაში ზოგჯერ ამბობენ, რომ სისტემის ენტროპია მიისწრაფვის ნულისკენ, როგორც ტემპერატურა 0 K-მდე. ნერნსტის თეორემის მეორე წინადადებაში ნათქვამია, რომ ყველა პროცესი აბსოლუტური ნულის მახლობლად, რომელიც სისტემას გადააქვს ერთი წონასწორული მდგომარეობიდან სხვაზე, ხდება ენტროპიის ცვლილების გარეშე.

ტემპერატურისა და ენტროპიის ნულოვანი მნიშვნელობები აბსოლუტურ ნულზე მიღებულია, როგორც მოსახერხებელი კონვენციები თერმოდინამიკური სიდიდეების სკალის აგებისას გაურკვევლობის აღმოსაფხვრელად. ნულოვანი ტემპერატურის მნიშვნელობა ემსახურება თერმოდინამიკური ტემპერატურის მასშტაბის ასაგებად. ენტროპია, რომელიც ნულდება აბსოლუტურ ნულ ტემპერატურაზე, ეწოდება აბსოლუტური ენტროპია. თერმოდინამიკური სიდიდეების სახელმძღვანელოები ხშირად იძლევა აბსოლუტური ენტროპიის მნიშვნელობებს 298,15 K ტემპერატურაზე, რაც შეესაბამება ენტროპიის ზრდას, როდესაც ნივთიერება თბება 0 K-დან 298,15 K-მდე.

რა არის ნივთიერებების წარმოქმნის ენთალპია? როგორ გამოვიყენოთ ეს რაოდენობა თერმოქიმიაში? ამ კითხვებზე პასუხების საპოვნელად, განვიხილოთ ძირითადი ტერმინები, რომლებიც დაკავშირებულია ქიმიური ურთიერთქმედების თერმულ ეფექტთან.

რეაქციის თერმული ეფექტი

ეს არის რაოდენობა, რომელიც ახასიათებს ნივთიერებების ურთიერთქმედების დროს გამოთავისუფლებული ან შთანთქმული სითბოს რაოდენობას.

თუ პროცესი მიმდინარეობს სტანდარტულ პირობებში, თერმული ეფექტი ეწოდება რეაქციის სტანდარტულ ეფექტს. ეს არის რეაქციის პროდუქტების ფორმირების სტანდარტული ენთალპია.

პროცესის სითბოს სიმძლავრე

ეს არის ფიზიკური რაოდენობა, რომელიც განსაზღვრავს მცირე რაოდენობის სითბოს თანაფარდობას ტემპერატურის ცვლილებასთან. J/K გამოიყენება როგორც ერთეული სითბოს სიმძლავრის გასაზომად.

სპეციფიკური სითბური სიმძლავრე არის თერმული ენერგიის რაოდენობა, რომელიც საჭიროა ერთი კილოგრამის მასის მქონე სხეულისთვის ტემპერატურის ერთი გრადუსით ცელსიუსით გასაზრდელად.

თერმოქიმიური ეფექტი

თითქმის ნებისმიერი ქიმიური რეაქციისთვის შეგიძლიათ გამოთვალოთ ენერგიის რაოდენობა, რომელიც შეიწოვება ან გამოიყოფა ქიმიური კომპონენტების ურთიერთქმედების დროს.

ეგზოთერმული გარდაქმნები არის ის, რაც იწვევს გარკვეული რაოდენობის სითბოს გამოყოფას ატმოსფეროში. მაგალითად, კავშირის პროცესები ხასიათდება დადებითი ეფექტით.

რეაქციის ენთალპია გამოითვლება ნივთიერების შემადგენლობის, აგრეთვე სტერეოქიმიური კოეფიციენტების გათვალისწინებით. ენდოთერმული რეაქციები გულისხმობს გარკვეული სითბოს შეწოვას, რათა დაიწყოს ქიმიური რეაქცია.

სტანდარტული ენთალპია არის რაოდენობა, რომელიც გამოიყენება თერმოქიმიაში.

სპონტანური პროცესი

თერმოდინამიკურ სისტემაში პროცესი ხდება სპონტანურად, როდესაც ურთიერთქმედების სისტემის თავისუფალი ენერგია მცირდება. თერმოდინამიკური წონასწორობის მიღწევის პირობად განიხილება თერმოდინამიკური პოტენციალის მინიმალური მნიშვნელობა.

მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ დროთა განმავლობაში შენარჩუნებულია მუდმივი გარე პირობები, შეგვიძლია ვისაუბროთ ურთიერთქმედების უცვლელობაზე.

თერმოდინამიკის ერთ-ერთი ფილიალი ზუსტად სწავლობს წონასწორობის მდგომარეობებს, რომლებშიც ენთალპია არის რაოდენობა, რომელიც გამოითვლება თითოეული ინდივიდუალური პროცესისთვის.

ქიმიური პროცესები შექცევადია იმ შემთხვევებში, როდესაც ისინი ერთდროულად ხდება ორი ურთიერთსაპირისპირო მიმართულებით: უკუ და წინ. თუ საპირისპირო პროცესი შეინიშნება დახურულ სისტემაში, მაშინ გარკვეული პერიოდის შემდეგ სისტემა მიაღწევს წონასწორობის მდგომარეობას. მას ახასიათებს ყველა ნივთიერების კონცენტრაციის ცვლილებების შეწყვეტა დროთა განმავლობაში. ეს მდგომარეობა არ ნიშნავს საწყის ნივთიერებებს შორის რეაქციის სრულ შეწყვეტას, ვინაიდან წონასწორობა დინამიური პროცესია.

ენთალპია არის ფიზიკური რაოდენობა, რომელიც შეიძლება გამოითვალოს სხვადასხვა ქიმიურ ნივთიერებაზე. წონასწორობის პროცესის რაოდენობრივი მახასიათებელია წონასწორობის მუდმივი, რომელიც გამოიხატება ნაწილობრივი წნევის, წონასწორობის კონცენტრაციისა და ურთიერთმოქმედი ნივთიერებების მოლური ფრაქციების მიხედვით.

ნებისმიერი შექცევადი პროცესისთვის წონასწორობის მუდმივი შეიძლება გამოითვალოს. ეს დამოკიდებულია ტემპერატურაზე, ასევე ურთიერთქმედების კომპონენტების ბუნებაზე.

განვიხილოთ სისტემაში წონასწორული მდგომარეობის გაჩენის მაგალითი. საწყის მომენტში სისტემაში არის მხოლოდ საწყისი ნივთიერებები A და B. როგორც საწყისი კომპონენტების კონცენტრაცია მცირდება, საპირისპირო პროცესის სიჩქარე იზრდება.

იმის გათვალისწინებით, რომ ენთალპია არის ფიზიკური სიდიდე, რომელიც შეიძლება გამოითვალოს რეაქტიულ ნივთიერებებზე, ისევე როგორც პროცესის პროდუქტებზე, შეიძლება გარკვეული დასკვნების გამოტანა.

გარკვეული პერიოდის შემდეგ, წინსვლის პროცესის სიჩქარე უდრის საპირისპირო ურთიერთქმედების სიჩქარეს. წონასწორობის მუდმივი არის წინა და საპირისპირო პროცესების სიჩქარის მუდმივების თანაფარდობა. ამ მნიშვნელობის ფიზიკური მნიშვნელობა გვიჩვენებს, რამდენჯერ აღემატება პირდაპირი პროცესის სიჩქარე საპირისპირო ურთიერთქმედების მნიშვნელობას გარკვეულ კონცენტრაციასა და ტემპერატურაზე.

გარე ფაქტორების გავლენა პროცესის კინეტიკაზე

ვინაიდან ენთალპია არის სიდიდე, რომელიც გამოიყენება თერმოდინამიკური გამოთვლებისთვის, არსებობს კავშირი მასსა და პროცესის პირობებს შორის. მაგალითად, თერმოდინამიკურ ურთიერთქმედებაზე გავლენას ახდენს კონცენტრაცია, წნევა და ტემპერატურა. როდესაც ამ სიდიდეებიდან ერთი იცვლება, წონასწორობა იცვლება.

ენთალპია არის თერმოდინამიკური პოტენციალი, რომელიც ახასიათებს სისტემის მდგომარეობას წონასწორობაში, როდესაც არჩეულია ენტროპიის, წნევის და ნაწილაკების რაოდენობის დამოუკიდებელ ცვლადებად.

ენთალპია ახასიათებს ენერგიის დონეს, რომელიც ინახება მის მოლეკულურ სტრუქტურაში. შესაბამისად, თუ ნივთიერებას აქვს ენერგია, ის მთლიანად არ გარდაიქმნება სითბოდ. მისი ნაწილი ინახება უშუალოდ ნივთიერებაში, ეს აუცილებელია ნივთიერების ფუნქციონირებისთვის გარკვეულ წნევაზე და ტემპერატურაზე.

დასკვნა

ენთალპიის ცვლილება არის ქიმიური რეაქციის სითბოს საზომი. იგი ახასიათებს მუდმივი წნევის დროს სითბოს გაცვლისთვის საჭირო ენერგიის რაოდენობას. ეს მნიშვნელობა გამოიყენება იმ სიტუაციებში, როდესაც წნევა და ტემპერატურა მუდმივი მნიშვნელობებია პროცესში.

ენთალპია ხშირად ხასიათდება ნივთიერების მთლიანი ენერგიის თვალსაზრისით, რადგან ის განისაზღვრება, როგორც შიდა ენერგიის ჯამი და სისტემის მიერ შესრულებული სამუშაო.

სინამდვილეში, ეს რაოდენობა მოქმედებს როგორც ენერგიის მთლიანი რაოდენობა, რომელიც ახასიათებს ნივთიერების ენერგეტიკულ ინდიკატორებს, რომლებიც გარდაიქმნება სითბოში.

ეს ტერმინი შემოგვთავაზა ჰ.კამერლინგ ონესმა. არაორგანულ ქიმიაში თერმოდინამიკური გამოთვლების ჩატარებისას მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული ნივთიერების რაოდენობა. გამოთვლები ტარდება ტემპერატურაზე, რომელიც შეესაბამება 298 K-ს და წნევას 101 kPa.

ჰესის კანონი, რომელიც თანამედროვე თერმოქიმიის მთავარი პარამეტრია, საშუალებას გვაძლევს განვსაზღვროთ ქიმიური პროცესის სპონტანური წარმოშობის შესაძლებლობა და გამოვთვალოთ მისი თერმული ეფექტი.

ტერმინი ენთალპია, რომელიც სტატიაში იქნება განხილული, ბევრად უფრო ხშირად გამოიყენება პრაქტიკაში.

მაშ რა არის ენთალპია? ძალიან მარტივი სიტყვებით რომ ვთქვათ, ენთალპია არის ენერგია, რომელიც ხელმისაწვდომია გარკვეული მუდმივი წნევის დროს სითბოდ გადაქცევისთვის. როდესაც უნივერსიტეტში ვსწავლობდი, ჩემმა მასწავლებელმა გვახსოვს, რომ გვითხრა, რომ ენთალპიას პირობითად შეიძლება ვუწოდოთ სითბოს შემცველობა, რადგან მუდმივი წნევის დროს ენთალპიის ცვლილება უდრის სისტემას მიწოდებული სითბოს რაოდენობას.

და საერთოდ, თავად ტერმინი ენთალპია შედგება ძველი ბერძნული სიტყვებისგან - სითბო და პრეფიქსი - in. სიტყვების ეს კომბინაცია შეიძლება გავიგოთ, როგორც "სითბო". და პირველად ეს ტერმინი თერმოდინამიკაში შემოიტანა მეცნიერმა დ.გიბსმა. ისე, ეს უფრო გასაგებად არის, რადგან ენთალპია, ისევე როგორც ენტროპია, სხვათა შორის, არ შეიძლება პირდაპირ გაზომოს, როგორიცაა წნევა ან ტემპერატურა. ენთალპია განისაზღვრება მხოლოდ გაანგარიშებით. ანუ, ფიგურალურად რომ ვთქვათ, თქვენ არ შეგიძლიათ "შეხება" ან "შეიგრძნო".

მოდით უფრო ახლოს მივხედოთ. ნივთიერების ენთალპიის მნიშვნელობა განისაზღვრება გამონათქვამიდან:

i = u + pu,

სადაც u არის შინაგანი ენერგია; p, u - სამუშაო სითხის წნევა და სპეციფიკური მოცულობა იმავე მდგომარეობაში, რომლისთვისაც აღებულია შიდა ენერგიის მნიშვნელობა.

ანუ შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ნებისმიერი თერმოდინამიკური სისტემის ენთალპია არის სისტემის შიდა ენერგიის ჯამი და გარე წნევის წყაროს პოტენციური ენერგია.

ენთალპია გვხვდება, როგორც რაოდენობების ჯამი, რომელიც განისაზღვრება ნივთიერების მდგომარეობით, არის მდგომარეობის ფუნქცია და იზომება ჯ/კგ-ში. უფრო ხშირად, ენთალპია სისტემის გარეთ გაზომვის სისტემაში იზომება კკალ/კგ-ში. ენთალპია არის ერთ-ერთი დამხმარე ფუნქცია, რომლის გამოყენებამ შეიძლება მნიშვნელოვნად გაამარტივოს თერმოდინამიკური გამოთვლები. მაგალითად, სითბოს მიწოდების პროცესების დიდი რაოდენობა თბოენერგეტიკაში (ორთქლის ქვაბებში, გაზის ტურბინების წვის პალატებში და რეაქტიული ძრავების, სითბოს გადამცვლელები) ხორციელდება მუდმივი წნევით. ამ მიზეზით, თერმოდინამიკური თვისებების ცხრილები ჩვეულებრივ იძლევა ენთალპიის მნიშვნელობებს.

ტექნიკურ თერმოდინამიკაში გამოიყენება ენთალპიის მნიშვნელობები, რომლებიც იზომება პირობითად მიღებული ნულიდან. ამ სიდიდეების აბსოლუტური მნიშვნელობების დადგენა ძალიან რთულია, რადგან ამისათვის აუცილებელია ნივთიერების შინაგანი ენერგიის ყველა კომპონენტის გათვალისწინება, როდესაც მისი მდგომარეობა იცვლება 0 K-დან. ცხრილები და დიაგრამები ხშირად აჩვენებენ მნიშვნელობებს. i და s-დან, რომლებიც იზომება 0 °C-დან.

დასასრულს, შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ენთალპიას, შინაგანი ენერგიისა და სხვა თერმოდინამიკური პარამეტრების მსგავსი, აქვს ძალიან სპეციფიკური მნიშვნელობა თითოეული მდგომარეობისთვის, ანუ ის არის სამუშაო სითხის მდგომარეობის ფუნქცია.