אנתלפיה

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
Math.svg
יש לפשט ערך זה: הערך מנוסח באופן טכני מדי, וקשה להבנה לקהל הרחב.
יש להוסיף מבוא אינטואיטיבי שיסביר את הרעיונות והמושגים בצורה פשוטה יותר, רצוי בליווי דוגמאות. אם אתם סבורים כי הערך אינו ברור דיו או שיש נקודה שאינכם מבינים בו, ציינו זאת בדף השיחה שלו. יש לציין כי ערכים מדעיים רבים מצריכים רקע מוקדם.
פוטנציאלים תרמודינמיים
אנרגיה פנימית
אנרגיה חופשית
אנרגיה חופשית של הלמהולץ
אנרגיה חופשית של גיבס
אנתלפיה
פוטנציאל גראנד קנוני

האנתלפיה היא הפוטנציאל התרמודינמי שהמשתנים הטבעיים שלו הם האנטרופיה, מספר החלקיקים והלחץ. חשיבותו העיקרית נובעת מכך שבתהליכים המתרחשים בלחץ קבוע, השינוי באנתלפיה נותן את כמות החום שזרמה אל המערכת (או ממנה, אם השינוי שלילי).

רעיון האנתלפיה הוצג לראשונה ב־1875 על ידי ג'וסיה וילארד גיבס. אף על פי כן, גיבס לא השתמש בכתביו במונח "אנתלפיה", שהוטבע לראשונה ב־1909.

האנתלפיה מסומנת באות , ומוגדרת כ:

כאשר

המשתנים הטבעיים של האנתלפיה הם האנטרופיה , הלחץ ומספר החלקיקים מסוג . מערכת שמשתנים אלה הם המשתנים הנשלטים שלה תהיה בשיווי משקל תרמודינמי כאשר האנתלפיה במינימום.

האנתלפיה היא הפוטנציאל התרמודינמי שמתקבל כאשר עושים התמרת לז'נדר על האנרגיה הפנימית, כך שהלחץ הופך למשתנה נשלט - במקום הנפח. הדיפרנציאל של האנתלפיה מתקבל מהדיפרנציאל של האנרגיה הפנימית:

.

כאשר הוא מעבר חום אינפיניטסימלי, שמקיים , כאשר השוויון מתקיים עבור תהליכים הפיכים.

החשיבות של האנתלפיה נובעת מכך שבתהליכים שמתקיימים בלחץ קבוע (תהליכים איזובריים), כפי שלרוב קורה בתגובות כימיות: , והשינוי באנתלפיה נותן את החום שהמערכת סופגת או פולטת. הסימן של השינוי קובע האם התהליך הוא אנדותרמי (כלומר סופג חום, ואז הסימן חיובי) או אקסותרמי (כלומר פולט חום, ואז הסימן הוא שלילי).

ניתן באמצעות השוואת דיפרנציאלים לקבל ש:

הסבר אינטואיטיבי למושג האנתלפיה[עריכת קוד מקור | עריכה]

האנתלפיה של מערכת מסוימת היא במובן מסוים האנרגיה שיש להשקיע כדי ליצור "יש מאין" את המערכת כאשר הסביבה מצויה בלחץ קבוע P (השווה ללחץ הגז במערכת). כלומר, עבור מערכת בעלת אנרגיה פנימית U, נפח V ולחץ P, כדי ליצור את המערכת יש קודם כל להשקיע את האנרגיה הפנימית U של המערכת (למשל, בעזרת חימום המערכת החל מן האפס המוחלט), ושנית, יש לפנות עבור המערכת נפח בגודל V בסביבה שמפעילה לחץ אחיד P, כך שהאנרגיה הכוללת שהושקעה היא למעשה האנתלפיה .

במסגרת פרשנות זאת, תהליכים המכונים "איזואנתלפיים" (משמרי אנתלפיה) הם תהליכים עבורם "אנרגיית ההתהוות" של המערכת (האנרגיה שדרושה כדי ליצור יש מאין את המערכת) זהה בכל מצב בו המערכת עוברת במהלך המסלול התרמודינמי שלה. בתרגום לשפת התרמודינמיקה, פירוש הדבר הוא שבתהליך איזואנתלפי, סך כל אנרגיית החום שהושקעה, העבודה המכנית על המערכת והשינוי באנרגיה הקינטית של זרימת הגז (הגודל האחרון רלוונטי לבעיות של זרימה דחיסה בנחיר דה-לאבאל) שווה לאפס.


קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]

ויקישיתוף מדיה וקבצים בנושא אנתלפיה בוויקישיתוף
P physics.svg ערך זה הוא קצרמר בנושא פיזיקה. אתם מוזמנים לתרום לוויקיפדיה ולהרחיב אותו.