Entalpia

Z Wikipedii

Masz nowe wiadomości (różnica z poprzednią wersją).

Entalpia $H$ to umowna energia zgromadzona w czynniku termodynamicznym, którą możemy zamienić na inną postać energii lub na odwrót. Jest termodynamiczną funkcją stanu i potencjałem termodynamicznym, którą definiuje zależność:

$H=U+p\cdot{V}$

Z powyższej definicjii oraz wyrażenia na energię wewnętrzną

$U=TS-pV+ \sum_{i=1}^{N}{\mu_i N_i}$

wynika:

$dH = TdS +Vdp + \sum_{i=1}^k {\mu_i dN_i}$

Z zależności tej wynika:

$T = \left( \frac{\partial H}{\partial S} \right)_{p,N_1,\dots,N_k}$ - związek z temperaturą

$V = \left( \frac{\partial H}{\partial p} \right)_{S,N_1,\dots,N_k}$ - związek z objętością

$\mu_i = \left( \frac{\partial H}{\partial N_i} \right)_{S,p,N_1,\dots,N_{i-1},N_{i+1},\dots,N_k}$ - związek z potencjał chemiczny

gdzie

Entalpia jest wielkością, z której dogodnie jest korzystać przy rozpatrywaniu przemian przebiegających dla układów, których objętość może się zmieniać w czasie przemiany. Dla takich przemian zmiana entalpii równa jest sumie ciepła i pracy tych przemian (Pierwsza zasada termodynamiki). Przemiany takie są bardzo często spotykane w praktyce (silnik przepływowy, sprężarka, kocioł parowy, przemiany fazowe, reakcje chemiczne w roztworach, itd, itp.), stąd entalpia jest bardzo często wykorzystywaną w obliczeniach funkcją stanu.

W termodynamice technicznej przydatne są tzw. wielkości termodynamiczne właściwe (odniesione do jednostki masy rozpatrywanego czynnika termodynamicznego). Wprowadza się więc entalpię właściwą:

$h=\frac{H}{m}$

Dla entalpii właściwej można zapisać wzór definicyjny w następującej postaci:

$h=u+p\cdot{v}$

gdzie:

$u$ - energia wewnętrzna właściwa,
$v$ - objętość właściwa.

Entalpię gazu doskonałego można wyznaczyć z zależności:

$h=c_p\cdot{t}$

gdzie:

$c p$ - ciepło właściwe przemiany izobarycznej,
$t$ - temperatura czynnika.

Do wyznaczenia entalpii gazu traktowanego jako rzeczywisty konieczne jest zastosowanie bardziej skomplikowanych zależności, uwzględniających m.in. ciśnienie gazu. Szczególnie skomplikowane jest wyznaczenie entalpii stosowanej w technice pary wodnej (np. w kotłach i turbinach parowych, suszarniach, wymiennikach ciepła, sprężarkach i wentylatorach do gazów wilgotnych, silnikach cieplnych, zwłaszcza z wtryskiem wody bądź pary wodnej, sieci i węzłów ciepłowniczych, i innych), gdyż jej parametry są oddalone w stosunkowo niewielkim stopniu od linii nasycenia i punktu krytycznego.

W teorii maszyn cieplnych nie jest istotna konkretna wartość entalpii, lecz jej przyrost i spadek. Przyrost entalpii występuje w sprężarkach, natomiast spadek - w turbinach cieplnych.

Moc dowolnej maszyny przepływowej (turbiny, sprężarki) obliczana jest jako iloczyn wewnętrznego spadku (bądź przyrostu) entalpii czynnika przepływowego i strumienia masy rozprężanego (lub sprężanego) czynnika.