Una brillante analogia di Daniel Schroeder:

• Per evocare un coniglio, il mago deve "costruirlo" con tutta l'energia di cui è composto. Deve fornire la sua energia interna $ U $ .

• Ma prima deve respingere tutta l'aria, che è d'intralcio. Ciò richiede un po 'di lavoro $ W = pV $ . In totale l'energia che deve spendere è $ U + pV $ . Chiamiamolo enthalpy $ H $ .

$$ H = U + pV $$

• Ma l'ambiente circostante potrebbe aiutarlo un po '. L'aria calda potrebbe fornire energia, mentre sta lavorando all'evocazione, aggiungendo calore $ Q = TS $ . L'unica energia che deve effettivamente spendere da solo è quindi $ U + pV-TS $ . Chiamiamola energia gratuita necessaria, o energia libera Gibbs $ G $ .

$$ G = H-TS $$

Definizione standard: L'entalpia è una misura dell'energia in un sistema termodinamico. È la quantità termodinamica equivalente all'energia interna del sistema più il prodotto di pressione e volume.

$ H = U + PV $

In poche parole, Il termine $ U $ può essere interpretato come l'energia richiesta per creare il sistema e il termine $ PV $ come l'energia che sarebbe richiesta per "fare spazio" al sistema se la pressione dell'ambiente è rimasta costante.

Quando un sistema, ad esempio, $ n $ moli di un gas di volume $ V $ alla pressione $ P $ e alla temperatura $ T $, viene creato o portato allo stato attuale dallo zero assoluto, l'energia deve essere fornita uguale alla sua energia interna $ U $ più $ PV $, dove $ PV $ è il lavoro svolto per spingere contro la pressione ambientale (atmosferica).

Altro sull'entalpia:

1) L'entalpia totale, H, di un sistema non può essere misurata direttamente. L'entalpia stessa è un potenziale termodinamico, quindi per misurare l'entalpia di un sistema, dobbiamo fare riferimento a un punto di riferimento definito; quindi ciò che misuriamo è la variazione di entalpia, $ \ Delta H $.

2) Nella fisica di base e nella meccanica statistica può essere più interessante studiare le proprietà interne del sistema e quindi viene utilizzata l'energia interna. Ma nella chimica di base, gli esperimenti sono spesso condotti a pressione atmosferica costante e il lavoro pressione-volume rappresenta uno scambio di energia con l'atmosfera a cui non è possibile accedere o controllare, quindi $ \ Delta H $ è l'espressione scelta per il calore di reazione .

3) Occorre fornire energia per rimuovere le particelle dall'ambiente circostante per fare spazio alla creazione del sistema, assumendo che la pressione $ P $ rimanga costante; questo è il termine $ PV $. L'energia fornita deve anche fornire il cambiamento nell'energia interna, $ U $, che include energie di attivazione, energie di ionizzazione, energie di miscelazione, energie di vaporizzazione, energie di legame chimico e così via.

Insieme, questi costituiscono la variazione dell'entalpia $ U + PV $. Per i sistemi a pressione costante, senza lavoro esterno svolto oltre al lavoro $ PV $, la variazione di entalpia è il calore ricevuto dal sistema.

Per un sistema semplice, con un numero costante di particelle, la differenza di entalpia è la quantità massima di energia termica derivabile da un processo termodinamico in cui la pressione è mantenuta costante.

(Fonte: https://en.wikipedia.org/wiki/Enthalpy)

Domanda di OP-

Cosa significa "fare spazio"? -

Ad esempio, sei seduto su una sedia. Quindi ti alzi e allunghi le braccia. In questo modo, sposti un po 'd'aria per fare spazio a te stesso. Allo stesso modo un gas fa del lavoro per spostare altri gas o qualsiasi altro vincolo per fare spazio a se stesso. Per renderlo più comprensibile, immagina di essere contenuto in una scatola grande quanto basta per contenerti. Ora, prova ad allungare le braccia. Sicuramente dovrai fare molto lavoro per allungare completamente le braccia. L'aria è proprio come questa scatola tranne che in caso di aria devi fare un lavoro trascurabile per farti spazio.

Per me, penso che quello che dice il tuo professore sia sensato e molto semplice, il punto principale.

Non capisco davvero la tua equazione (e a causa di ciò, la mia risposta potrebbe non essere in grado di "soddisfare" la tua domanda in base alle tue aspettative di risposta). Comunque, ascoltami per favore.

L'entalpia è in realtà il "contenuto energetico". Ma vedete, il fatto è che "energia" (capacità di lavorare) è un termine troppo astratto, non possiamo indicare cosa sia effettivamente un'energia. Invece, gli scienziati lo descrivono con "supposizioni" per mostrare il meccanismo dell'energia. Una di queste ipotesi è il fenomeno del calore.

Il calore è qualcosa che possiamo sentire e gli scienziati ritengono che il calore sia una "forma" di energia, quindi usano il calore per rappresentare l'energia in quanto possono "misurare" il calore osservando il cambiamento di temperatura di un oggetto.

Attualmente, il mio livello di istruzione è pre-universitario e per questo motivo mi è stato detto di "presumere" che sia impossibile trovare il contenuto energetico di una "cosa" (misurare la quantità di calore che trasporta) , ma personalmente credo che sia possibile solo in "ambiente rigoroso" e sarebbe molto difficile farlo. È per questo che la regola generale è un tale tipo di presupposto.

Poiché la regola generale è "l'esatta entalpia (contenuto energetico) di una cosa è sconosciuta", non possiamo trovare il contenuto energetico di una cosa. Tuttavia, se un oggetto subisce un certo cambiamento, ad esempio, il giro di un motore diventa più alto ruotando lentamente inizialmente, possiamo confrontare il calore prodotto sia dalla velocità di rotazione iniziale che da quella finale, quindi possiamo dedurre la variazione di entalpia che è l'energia cambio di contenuto (o quantità di variazione di calore).

È possibile trovare la variazione di entalpia (variazione del contenuto energetico o quantità di variazione del calore) se altre 'variabili' come la capacità termica specifica, la densità dell'acqua (quantità di $ \ rm H_2O $ presente in un certo volume ) e la pressione rimane costante.

Penso che questo sia sufficiente dal momento che stai solo chiedendo cos'è l'entalpia e cos'è il cambiamento di entalpia.Un'altra cosa, $ H $ è il simbolo del contenuto di calore e $ \ Delta H $ è il simbolo della quantità di variazione di calore.

Punti da notare:

• L'entalpia è contenuto energetico

• L'energia è un concetto vago

• Il calore viene utilizzato per rappresentare l'energia

• Pertanto, l'entalpia è il contenuto di calore

• Non possiamo determinare qual è la quantità esatta di contenuto di energia / calore (entalpia, $ H $) in una cosa

• Ma possiamo misurare la variazione di energia / contenuto di calore (variazione di entalpia, $ \ Delta H $) che viene aumentata o diminuita

P / s: Per me, l'idea di entalpia è un po 'confusa, specialmente con il modo in cui le persone spiegano l'idea usando la loro parola cosiddetta "sofisticata".