Enthalpie in extensiven Einheiten
H = U + pV
Die Enthalpie ist eine große Menge, sie hängt von der Größe des Systems oder von der Menge der darin enthaltenen Substanz ab. Die SI-Einheit der Enthalpie ist das Joule (J). Es ist die im System enthaltene Energie, ohne die kinetische Bewegungsenergie des Gesamtsystems und die potentielle Energie des Gesamtsystems aufgrund externer Kraftfelder. Dies ist die thermodynamische Größe, die dem gesamten Wärmeinhalt eines Systems entspricht.
Andererseits kann Energie in den chemischen Bindungen zwischen den Atomen gespeichert werden, aus denen die Moleküle bestehen. Diese Energiespeicherung auf atomarer Ebene schließt Energie ein, die mit Elektronenorbitalzuständen, Kernspin und Bindungskräften im Kern verbunden ist.
Die Enthalpie wird durch das Symbol H dargestellt , und die Änderung der Enthalpie in einem Prozess ist H 2 – H 1 .
Es gibt Ausdrücke für bekanntere Variablen wie Temperatur und Druck :
dH = C p dT + V (1 & agr; T-) dp
Dabei ist C p die Wärmekapazität bei konstantem Druck und α der (kubische) Wärmeausdehnungskoeffizient. Für ideales Gas αT = 1 und damit:
dH = C p dT
Beispiel: Reibungsloser Kolben – Wärme – Enthalpie
Ein reibungsfreier Kolben wird verwendet, um einen konstanten Druck von 500 kPa in einem Zylinder bereitzustellen , der Dampf ( überhitzten Dampf ) mit einem Volumen von 2 m 3 bei 500 K enthält . Berechnen der Endtemperatur, falls 3000 kJ von Wärme hinzugefügt wird.
Lösung:
Anhand von Dampftabellen wissen wir, dass die spezifische Enthalpie eines solchen Dampfes (500 kPa; 500 K) etwa 2912 kJ / kg beträgt . Da der Dampf unter diesen Bedingungen eine Dichte von 2,2 kg / m 3 hat , wissen wir, dass sich bei einer Enthalpie von 2912 kJ / kg x 4,4 kg = 12812 kJ etwa 4,4 kg Dampf im Kolben befinden .
Wenn wir einfach Q = H 2 – H 1 verwenden , ist die resultierende Dampfenthalpie:
H 2 = H 1 + Q = 15812 kJ
Von Dampftabellen , wie Heißdampf (15812 / 4,4 = 3593 kJ / kg) wird eine Temperatur von haben 828 K (555 ° C) . Da der Dampf bei dieser Enthalpie eine Dichte von 1,31 kg / m 3 hat , ist es offensichtlich, dass er sich um etwa 2,2 / 1,31 = 1,67 (+ 67%) ausgedehnt hat. Daher beträgt das resultierende Volumen 2 m 3 × 1,67 = 3,34 m 3 und ∆V = 3,34 m 3 – 2 m 3 = 1,34 m 3 .
Der p∆V- Teil der Enthalpie, dh die geleistete Arbeit, ist:
W = p∆V = 500 000 Pa × 1,34 m 3 = 670 kJ
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