{"id":44585,"date":"2019-10-15T22:06:36","date_gmt":"2019-10-15T21:06:36","guid":{"rendered":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/was-ist-enthalpie-und-entropie-definition\/"},"modified":"2020-03-10T13:22:13","modified_gmt":"2020-03-10T12:22:13","slug":"was-ist-enthalpie-und-entropie-definition","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/de\/was-ist-enthalpie-und-entropie-definition\/","title":{"rendered":"Was ist Enthalpie und Entropie – Definition"},"content":{"rendered":"
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Die Enthalpie ist die thermodynamische Gr\u00f6\u00dfe, die dem gesamten W\u00e4rmeinhalt eines Systems entspricht. Die Entropie ist ein Ma\u00df f\u00fcr die St\u00f6rung oder die Energie in einem System, um Arbeit zu leisten. W\u00e4rmetechnik<\/div>\n<\/div>\n
<\/div>\n
<\/div>\n
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Was ist Enthalpie?<\/span><\/h2>\n
\"thermodynamische<\/a>
Vier gemeinsame thermodynamische Potentiale.\u00a0H = U + pV<\/span><\/figcaption><\/figure>\n

In der Thermodynamik ist die Enthalpie das Ma\u00df f\u00fcr die Energie in einem thermodynamischen System.\u00a0Dies ist die thermodynamische Gr\u00f6\u00dfe, die dem Gesamtw\u00e4rmegehalt eines Systems entspricht.\u00a0Die\u00a0<\/span>Enthalpie<\/span><\/strong>\u00a0ist definiert als die Summe der inneren Energie\u00a0<\/span>E<\/span><\/strong>\u00a0plus des Produkts aus Druck\u00a0<\/span>p<\/span><\/strong>\u00a0und Volumen\u00a0<\/span>V.<\/span><\/strong>\u00a0In vielen thermodynamischen Analysen erscheint die Summe der inneren Energie U und des Produkts aus Druck p und Volumen V, daher ist es zweckm\u00e4\u00dfig um der Kombination einen Namen, eine Enthalpie und ein eindeutiges Symbol zu geben, H.<\/span><\/p>\n

Die Enthalpie ist der bevorzugte Ausdruck von Systemenergie\u00e4nderungen bei vielen chemischen, biologischen und physikalischen Messungen\u00a0<\/span>bei konstantem Druck<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Es ist so n\u00fctzlich, dass es in den\u00a0<\/span>Dampftabellen<\/span><\/strong><\/a>\u00a0zusammen mit dem\u00a0<\/span>spezifischen Volumen<\/span><\/a>\u00a0und der\u00a0<\/span>spezifischen inneren Energie aufgef\u00fchrt ist<\/span><\/a>\u00a0.\u00a0Dies\u00a0<\/span>vereinfacht die Beschreibung der Energie\u00fcbertragung<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Bei konstantem Druck entspricht die Enthalpie\u00e4nderung der Energie, die durch Erhitzen\u00a0<\/span>(Q = H\u00a0<\/span>2<\/span><\/sub>\u00a0– H\u00a0<\/span>1<\/span><\/sub>\u00a0)<\/span><\/strong>\u00a0oder andere Arbeiten als Expansionsarbeiten\u00a0aus der Umgebung \u00fcbertragen wird\u00a0.\u00a0Bei einem Prozess mit variablem Druck ist der Unterschied in der Enthalpie nicht ganz so offensichtlich.<\/span><\/p>\n

<\/div>\n

Enthalpie in ausgedehnten Einheiten<\/span><\/h2>\n
\"Umfangreiche<\/a>
Umfangreiche und intensive Eigenschaften des Mediums im Druckbeauftragten.<\/span><\/figcaption><\/figure>\n

H = U + pV<\/span><\/strong><\/em><\/p>\n

Die Enthalpie<\/span><\/strong>\u00a0\u00a0ist eine umfangreiche Menge, die von der Gr\u00f6\u00dfe des Systems oder der Menge der darin enthaltenen Substanz abh\u00e4ngt.\u00a0Die SI-Einheit der Enthalpie ist das Joule (J).\u00a0Es ist die im System enthaltene Energie, ausgenommen die kinetische Bewegungsenergie des gesamten Systems und die potentielle Energie des gesamten Systems aufgrund externer Kraftfelder.\u00a0Dies ist die thermodynamische Gr\u00f6\u00dfe, die dem\u00a0<\/span>Gesamtw\u00e4rmegehalt<\/span><\/strong>\u00a0eines Systems entspricht.<\/span><\/p>\n

Andererseits kann Energie in den chemischen Bindungen zwischen den Atomen gespeichert werden, aus denen die Molek\u00fcle bestehen.\u00a0Dieser Energiespeicher auf atomarer Ebene umfasst Energie, die mit Elektronenorbitalzust\u00e4nden, Kernspin und Bindungskr\u00e4ften im Kern verbunden ist.<\/span><\/p>\n

Die Enthalpie<\/span><\/strong>\u00a0wird durch das Symbol\u00a0<\/span>H dargestellt<\/span><\/strong>\u00a0, und die \u00c4nderung der Enthalpie in einem Prozess ist\u00a0<\/span>H\u00a0<\/span>2<\/span><\/sub>\u00a0– H\u00a0<\/span>1<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0.<\/span><\/p>\n

Es gibt Ausdr\u00fccke in Bezug auf bekanntere Variablen wie\u00a0<\/span>Temperatur<\/span><\/a>\u00a0und\u00a0<\/span>Druck<\/span><\/a>\u00a0:<\/span><\/p>\n

dH = C\u00a0<\/span>p<\/span><\/sub>\u00a0dT + V (1-\u03b1T) dp<\/span><\/strong><\/em><\/p>\n

Dabei ist\u00a0<\/span>C\u00a0<\/span>p<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0die\u00a0<\/span>W\u00e4rmekapazit\u00e4t bei konstantem Druck<\/span><\/strong>\u00a0und\u00a0<\/span>\u03b1<\/span><\/em><\/strong>\u00a0der Koeffizient der (kubischen) W\u00e4rmeausdehnung.\u00a0F\u00fcr ideales Gas ist \u03b1T = 1 und daher:<\/span><\/p>\n

dH = C\u00a0<\/span>p<\/span><\/sub>\u00a0dT<\/span><\/em><\/strong><\/p>\n

<\/div>\n

Beispiel: Reibungsloser Kolben – W\u00e4rme – Enthalpie<\/span><\/h2>\n
\"Enthalpie<\/a>
Berechnen Sie die Endtemperatur, wenn 3000 kJ W\u00e4rme hinzugef\u00fcgt werden.<\/span><\/figcaption><\/figure>\n

Ein reibungsfreier Kolben wird verwendet, um einen konstanten Druck von\u00a0<\/span>500 kPa<\/span><\/strong>\u00a0in einem Zylinder\u00a0bereitzustellen\u00a0, der Dampf (\u00a0<\/span>\u00fcberhitzten Dampf<\/span><\/a>\u00a0) mit einem Volumen von\u00a0<\/span>2 m\u00a0<\/span>3<\/span><\/sup><\/strong>\u00a0\u00a0bei\u00a0<\/span>500 K enth\u00e4lt<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Berechnen der Endtemperatur, falls\u00a0<\/span>3000 kJ<\/span><\/strong>\u00a0von\u00a0<\/span>W\u00e4rme<\/span><\/strong>\u00a0hinzugef\u00fcgt wird.<\/span><\/p>\n

L\u00f6sung:<\/span><\/strong><\/p>\n

Anhand\u00a0<\/span>von Dampftabellen<\/span><\/a>\u00a0wissen wir, dass die\u00a0<\/span>spezifische Enthalpie<\/span><\/strong>\u00a0eines solchen Dampfes (500 kPa; 500 K) etwa\u00a0<\/span>2912 kJ \/ kg<\/span><\/strong>\u00a0betr\u00e4gt\u00a0.\u00a0Da der Dampf unter diesen Bedingungen eine Dichte von 2,2 kg \/ m\u00a0<\/span>3 hat<\/span><\/sup>\u00a0, wissen wir, dass sich\u00a0bei einer Enthalpie von 2912 kJ \/ kg x 4,4 kg =\u00a012812 kJ<\/strong>\u00a0etwa\u00a0<\/span>4,4 kg Dampf<\/span><\/strong>\u00a0im Kolben befinden\u00a0.<\/span><\/p>\n

Wenn wir einfach\u00a0<\/span>Q = H\u00a0<\/span>2<\/span><\/sub>\u00a0– H\u00a0<\/span>1 verwenden<\/span><\/sub><\/strong>\u00a0, ist die resultierende Dampfenthalpie:<\/span><\/p>\n

H\u00a0<\/span>2<\/span><\/sub>\u00a0= H\u00a0<\/span>1<\/span><\/sub>\u00a0+ Q =\u00a0<\/span>15812 kJ<\/span><\/strong><\/p>\n

Von\u00a0<\/span>Dampftabellen<\/span><\/strong>\u00a0, wie Hei\u00dfdampf (15812 \/ 4,4 = 3593 kJ \/ kg) wird eine Temperatur von haben\u00a0<\/span>828 K (555 \u00b0 C)<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Da der Dampf bei dieser Enthalpie eine Dichte von 1,31 kg \/ m\u00a0<\/span>3 hat<\/span><\/sup>\u00a0, ist es offensichtlich, dass er sich um etwa 2,2 \/ 1,31 = 1,67 (+ 67%) ausgedehnt hat.\u00a0Daher betr\u00e4gt das resultierende Volumen 2 m\u00a0<\/span>3<\/span><\/sup>\u00a0\u00d7 1,67 = 3,34 m\u00a0<\/span>3<\/span><\/sup>\u00a0und \u2206V = 3,34 m\u00a0<\/span>3<\/span><\/sup>\u00a0– 2 m\u00a0<\/span>3<\/span><\/sup>\u00a0= 1,34 m\u00a0<\/span>3<\/span><\/sup>\u00a0.<\/span><\/p>\n

Der\u00a0<\/span>p\u2206V-<\/span><\/strong>\u00a0Teil der Enthalpie, dh die geleistete Arbeit, ist:<\/span><\/p>\n

W = p\u2206V = 500 000 Pa \u00d7 1,34 m\u00a0<\/span>3<\/span><\/sup>\u00a0= 670 kJ<\/span><\/strong><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Was ist Entropie?<\/span><\/h2>\n

In der Thermodynamik und statistischen Physik ist die\u00a0<\/span>Entropie<\/span><\/strong>\u00a0ein quantitatives Ma\u00df f\u00fcr die St\u00f6rung oder die Energie in einem System, um Arbeit zu leisten.<\/span><\/p>\n

In der statistischen Physik ist die Entropie ein Ma\u00df f\u00fcr die St\u00f6rung eines Systems.\u00a0Was bedeutet Unordnung ist wirklich die\u00a0<\/span>Anzahl der mikroskopischen Konfigurationen<\/span><\/strong>\u00a0,\u00a0<\/span>W<\/span><\/strong>\u00a0, dass ein thermodynamisches System ,\u00a0wenn in einem Zustand von bestimmten makroskopischen Variablen wie angegeben hat (\u00a0<\/span>Volumen<\/span><\/a>\u00a0,\u00a0<\/span>Energie<\/span><\/a>\u00a0,\u00a0<\/span>Druck<\/span><\/a>\u00a0und\u00a0<\/span>Temperatur<\/span><\/a>\u00a0).\u00a0Mit “mikroskopischen Zust\u00e4nden” meinen wir die genauen Zust\u00e4nde aller Molek\u00fcle, aus denen das System besteht.<\/span><\/p>\n

Mathematisch lautet die genaue Definition:<\/span><\/p>\n

Entropie = (Boltzmannsche Konstante k) x Logarithmus der Anzahl m\u00f6glicher Zust\u00e4nde<\/span><\/strong><\/p>\n

S = k\u00a0<\/span>B<\/span><\/sub>\u00a0logW<\/span><\/strong><\/em><\/p>\n

Diese Gleichung, die die mikroskopischen Details oder Mikrozust\u00e4nde des Systems (\u00fcber\u00a0<\/span>W<\/span><\/em>\u00a0) mit seinem makroskopischen Zustand (\u00fcber die\u00a0<\/span>Entropie\u00a0<\/span>S<\/span><\/em><\/strong>\u00a0) in\u00a0Beziehung setzt\u00a0, ist die Schl\u00fcsselidee der statistischen Mechanik.\u00a0In einem geschlossenen System nimmt die Entropie niemals ab, so dass die Entropie im Universum irreversibel zunimmt.\u00a0In einem offenen System (zum Beispiel einem wachsenden Baum) kann die Entropie abnehmen und die Ordnung zunehmen, jedoch nur auf Kosten einer Zunahme der Entropie an einem anderen Ort (z. B. in der Sonne).<\/span><\/p>\n

<\/div>\n

Entropieeinheiten<\/span><\/h2>\n

Die SI –\u00a0<\/span>Einheit f\u00fcr die\u00a0Entropie<\/span><\/strong>\u00a0ist\u00a0<\/span>J \/ K<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Nach Clausius wurde die Entropie \u00fcber die \u00c4nderung der Entropie S eines Systems definiert.\u00a0Die \u00c4nderung der Entropie S, wenn ihr durch einen reversiblen Prozess bei konstanter Temperatur eine W\u00e4rmemenge Q zugesetzt wird, ist gegeben durch:<\/span><\/p>\n

\"Entropie-Gleichung\"<\/a><\/p>\n

Hier ist\u00a0<\/span>Q<\/span><\/strong>\u00a0die\u00a0<\/span>Energie,<\/span><\/strong>\u00a0die w\u00e4hrend des Prozesses als W\u00e4rme zum oder vom System \u00fcbertragen wird, und T ist die Temperatur des Systems in Kelvin w\u00e4hrend des Prozesses.\u00a0Wenn wir einen reversiblen\u00a0<\/span>isothermen Prozess<\/span><\/strong>\u00a0annehmen\u00a0, ist die gesamte Entropie\u00e4nderung gegeben durch:<\/span><\/p>\n

\u2206S = S\u00a0<\/span>2<\/span><\/sub>\u00a0– S\u00a0<\/span>1<\/span><\/sub>\u00a0= Q \/ T.<\/span><\/strong><\/em><\/p>\n

In dieser Gleichung\u00a0h\u00e4ngt\u00a0der\u00a0<\/span>Quotient Q \/ T<\/span><\/strong>\u00a0mit der Zunahme der St\u00f6rung zusammen.\u00a0H\u00f6here Temperatur bedeutet gr\u00f6\u00dfere Zuf\u00e4lligkeit der Bewegung.\u00a0Bei niedrigeren Temperaturen bewirkt die Zugabe von W\u00e4rme Q eine wesentliche fraktionierte Zunahme der molekularen Bewegung und Zuf\u00e4lligkeit.\u00a0Wenn andererseits die Substanz bereits hei\u00df ist, tr\u00e4gt die gleiche W\u00e4rmemenge Q relativ wenig zur gr\u00f6\u00dferen molekularen Bewegung bei.<\/span><\/p>\n

<\/div>\n

Beispiel<\/span><\/h2>\n

Berechnen Sie die\u00a0<\/span>Entropie\u00e4nderung<\/span><\/strong>\u00a0von 1 kg Eis bei 0 \u00b0 C, wenn es bei 0 \u00b0 C reversibel zu Wasser geschmolzen wird.<\/span><\/p>\n

Da es sich um einen isothermen Prozess handelt, k\u00f6nnen wir Folgendes verwenden:<\/span><\/p>\n

\u2206S = S\u00a0<\/span>2<\/span><\/sub>\u00a0– S\u00a0<\/span>1<\/span><\/sub>\u00a0= Q \/ T.<\/span><\/strong><\/em><\/p>\n

daher wird die Entropie\u00e4nderung sein:<\/span><\/p>\n

\u2206S = 334 [kJ] \/ 273,15 [K] =\u00a0<\/span>1,22 [kJ \/ K]<\/span><\/strong><\/p>\n

wobei 334 Kilojoule W\u00e4rme erforderlich sind, um 1 kg Eis zu schmelzen (latente Schmelzw\u00e4rme = 334 kJ \/ kg) und diese W\u00e4rme bei 0 \u00b0 C (273,15 K) auf das System \u00fcbertragen wird.<\/span><\/p>\n

<\/div>\n

Ts Diagramme<\/span><\/h2>\n
\"Ts<\/a>
Ts-Diagramm des Rankine-Zyklus<\/span><\/figcaption><\/figure>\n

Im Allgemeinen werden die Phasen eines Stoffes und die Beziehungen zwischen seinen Eigenschaften am h\u00e4ufigsten in\u00a0<\/span>Eigenschaftsdiagrammen dargestellt<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Es wurde eine gro\u00dfe Anzahl verschiedener Eigenschaften definiert, und es gibt einige Abh\u00e4ngigkeiten zwischen den Eigenschaften.<\/span><\/p>\n

Ein\u00a0<\/span>Temperatur-Entropie-Diagramm<\/span><\/strong>\u00a0(\u00a0<\/span>Ts-Diagramm<\/span><\/strong>\u00a0) ist der Diagrammtyp, der am h\u00e4ufigsten zur Analyse von Energie\u00fcbertragungssystemzyklen verwendet wird.\u00a0Es wird in der Thermodynamik verwendet, um \u00c4nderungen der Temperatur und der spezifischen Entropie w\u00e4hrend eines thermodynamischen Prozesses oder Zyklus zu visualisieren.<\/span><\/p>\n

Dies liegt daran ,\u00a0die\u00a0<\/span>Arbeit<\/span><\/strong>\u00a0von oder auf dem System und die getan\u00a0<\/span>W\u00e4rme hinzugef\u00fcgt<\/span><\/strong>\u00a0oder\u00a0<\/span>entfernt<\/span><\/strong>\u00a0aus dem System kann auf dem visualisiert wird\u00a0<\/span>Ts Diagramm<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Nach der Definition der Entropie entspricht die\u00a0<\/span>W\u00e4rme,<\/span><\/strong>\u00a0die zu oder von einem System \u00fcbertragen wird, der\u00a0<\/span>Fl\u00e4che unter der Ts-Kurve<\/span><\/strong>\u00a0des Prozesses.<\/span><\/p>\n

dQ = TdS<\/span><\/strong><\/em><\/p>\n

Ein\u00a0<\/span>isentropischer Prozess<\/span><\/strong>\u00a0wird\u00a0in einem Ts-Diagramm\u00a0als\u00a0<\/span>vertikale Linie<\/span><\/strong>\u00a0dargestellt, w\u00e4hrend ein isothermer Prozess eine horizontale Linie ist.\u00a0In einem idealisierten Zustand ist die Kompression eine Pumpe, die Kompression in einem Kompressor und die Expansion in einer Turbine sind isentrope Prozesse.\u00a0Daher ist es in der Energietechnik sehr n\u00fctzlich, da diese Ger\u00e4te in thermodynamischen Kreisl\u00e4ufen von Kraftwerken eingesetzt werden.<\/span><\/p>\n

Beachten Sie, dass die isentropischen Annahmen nur f\u00fcr ideale Kreisprozessen gelten.\u00a0Reale thermodynamische Kreisprozessen haben inh\u00e4rente Energieverluste aufgrund der Ineffizienz von Kompressoren und Turbinen.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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……………………………………………………………………………………………………………………………….<\/p>\n

Dieser Artikel basiert auf der maschinellen \u00dcbersetzung des englischen Originalartikels. Weitere Informationen finden Sie im Artikel auf Englisch. Sie k\u00f6nnen uns helfen. Wenn Sie die \u00dcbersetzung korrigieren m\u00f6chten, senden Sie diese bitte an: translations@nuclear-power.com oder f\u00fcllen Sie das Online-\u00dcbersetzungsformular aus. Wir bedanken uns f\u00fcr Ihre Hilfe und werden die \u00dcbersetzung so schnell wie m\u00f6glich aktualisieren. Danke.<\/p>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Die Enthalpie ist die thermodynamische Gr\u00f6\u00dfe, die dem gesamten W\u00e4rmeinhalt eines Systems entspricht. Die Entropie ist ein Ma\u00df f\u00fcr die St\u00f6rung oder die Energie in einem System, um Arbeit zu leisten. W\u00e4rmetechnik Was ist Enthalpie? Vier gemeinsame thermodynamische Potentiale.\u00a0H = U + pV In der Thermodynamik ist die Enthalpie das Ma\u00df f\u00fcr die Energie in … Weiterlesen<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[9],"tags":[],"yoast_head":"\nWas ist Enthalpie und Entropie - Definition<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Die Enthalpie ist die thermodynamische Gr\u00f6\u00dfe, die dem gesamten W\u00e4rmeinhalt eines Systems entspricht. Die Entropie ist ein Ma\u00df f\u00fcr die St\u00f6rung oder die Energie in einem System, um Arbeit zu leisten. 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