آنتالپی چیست؟ فرمول آن چگونه است؟

آنتالپی چیست؟ انرژی درونی کجاست؟

بر اساس قانون اول ترمودینامیک، ما می دانیم که مجموع گرمای موجود در سیستم، به همراه کاری که سیستم انجام می دهد و یا کاری که روی آن انجام می شود؛ برابر با انرژی درونی سیستم است. به لحاظ فرمولی، همه ما معادله زیر را قبول داریم:

$\large \Delta u=q+w$

اگر این معادله را باز کنیم و سعی کنیم آن را به صورت ساده تری بنویسیم؛ آنگاه داریم:

$\large \Delta u=q-pdv$

در صورتی که در یک فرآیند خاص، هیچ تغییر حجمی صورت نگیرد، آنگاه فرمول بالا به صورت زیر در می آید:

$\large \Delta u=q$

این فرمول به این معنی است که تغییرات انرژی درونی هر سیستم با گرمای مبادله شده در شرایطی که حجم سامانه تغییری نکند برابر باتغییرات انرژی درونی آن سامانه خواهد بود. به این نوع گرما، گرمای در حجم ثابت یا $q_{v}$ می گویند. حالا شرایط دیگری را در نظر بگیرید.

اگر حجم سامانه تغییر کند، اما فشار آن ثابت بماند چه؟

آنتالپی، یک مفهوم مهم

یک بار دیگر به فرمول زیر توجه کنید:

$\large \Delta u=q-pdv$

اگر در یک فرآیند مشخص، حجم سامانه تغییر کند اما همچنان فشار سامانه ثابت باشد، چه اتفاقی می افتد؟ برای مثال، فرض کنید که یک قطعه آهنی سرخ شده را از کوره خارج کنید و اجازه دهید تا سر شود. در این صورت، فشار سامانه که همان فشار هوای محیط است که تغییر نکرده؛ اما در اثر سرد شدن آهن، حجمش کمتر شده است. پس برای هر لحظه از این فرآیند، فرمول بالا به صورت زیر نوشته می شود:

$\large d u=dq-pdv$

گرمایی که طی این فرآیند بین قطعه و فضای پیرامونش مبادله شده به صورت زیر خواهد بود:

$\large dq=du+pdv$

ما معادله بالا را در مفهومی به نام آنالپی خلاصه می کنیم. یعنی، آنتالپی هر فرآیند، برابر با حاصل جمع تغییرات انرژی درونی و کاری است که طی آن فرآیند انجام شده است. یعنی:

$\large \Delta H\equiv \Delta q+p\Delta v$