Mengapa entalpi tidak dapat diukur secara langsung? + Contoh

Karena itu adalah fungsi dari variabel yang tidak semuanya dipanggil Variabel alami. Variabel Alam adalah variabel yang dapat kita ukur dengan mudah dari pengukuran langsung, seperti volume, tekanan, dan suhu.

T: Suhu

V: Volume

P: Tekanan

S: Entropi

G: Energi Gratis Gibbs

H: Enthalpy

Di bawah ini adalah derivasi yang agak ketat yang menunjukkan bagaimana kita BISA mengukur Enthalpy, bahkan secara tidak langsung. Akhirnya kita sampai pada ekspresi yang memungkinkan kita mengukur entalpi pada suhu konstan!

Enthalpy adalah fungsi Entropi, Tekanan, Suhu, dan Volume, dengan Suhu, Tekanan, dan Volume sebagai variabel alami di bawah relasi Maxwell ini:

#H = H (S, P) #

#dH = TdS + VdP # (Persamaan 1) - Hubungan Maxwell

Kita tidak perlu menggunakan persamaan ini di sini; intinya adalah, kita tidak bisa mengukur Entropi secara langsung (kita tidak memiliki "panas-aliran-o-meter"). Jadi, kita harus menemukan cara untuk mengukur Enthalpy menggunakan variabel lain.

Karena Enthalpy biasanya didefinisikan dalam konteks suhu dan tekanan, pertimbangkan persamaan umum untuk energi bebas Gibbs (fungsi dari suhu dan tekanan) dan relasinya Maxwell:

#DeltaG = DeltaH - TDeltaS # (Persamaan 2)

#dG = dH - TdS # (Persamaan 3) - Bentuk diferensial

#dG = -SdT + VdP # (Persamaan 4) - Hubungan Maxwell

Dari sini kita dapat menulis turunan parsial sehubungan dengan tekanan pada suhu konstan menggunakan Persamaan. 3:

# ((deltaG) / (deltaP)) _ T = ((deltaH) / (deltaP)) _ T - T ((deltaS) / (deltaP)) _ T # (Persamaan 5)

Menggunakan Persamaan. 4, kita bisa mengambil turunan parsial pertama yang kita lihat dalam Persamaan. 5 (untuk Gibbs). # -SdT # menjadi 0 sejak #DeltaT = 0 #, dan # deltaP # terbagi.

# ((deltaG) / (deltaP)) _ T = V # (Persamaan 6)

Dan hal lain yang bisa kita tulis, karena G adalah fungsi negara, adalah turunan silang dari hubungan Maxwell untuk mengetahui setengah entropi Persamaan. 5:

# - ((deltaS) / (deltaP)) _ T = ((deltaV) / (deltaT)) _ P # (Persamaan 7)

Akhirnya, kita bisa pasang Persamaan. 6 dan 7 ke Persamaan. 5:

#V = ((deltaH) / (deltaP)) _ T + T ((deltaV) / (deltaT)) _ P # (Persamaan 8-1)

Dan selanjutnya menyederhanakannya:

# ((deltaH) / (deltaP)) _ T = V - T ((deltaV) / (deltaT)) _ P # (Persamaan 8-2)

Itu dia! Kami memiliki fungsi yang menjelaskan cara mengukur enthalpy "langsung".

Apa yang dikatakan ini adalah, kita dapat mulai dengan mengukur perubahan volume gas saat suhunya berubah dalam lingkungan tekanan konstan (seperti ruang hampa udara). Lalu, kita punya # ((deltaV) / (deltaT)) _ P #.

Setelah itu, untuk melangkah lebih jauh, Anda bisa mengalikannya dengan # dP # dan mengintegrasikan dari tekanan pertama ke kedua. Kemudian Anda bisa mendapatkan perubahan entalpi pada suhu tertentu dengan memvariasikan tekanan kapal.

#DeltaH = int_ (P_1) ^ (P_2) V - T ((deltaV) / (deltaT)) _ P dP # (Persamaan 9)

Dan sebagai contoh, Anda bisa menerapkan hukum gas yang ideal dan dapatkan # ((deltaV) / (deltaT)) _ P = ((delta) / (deltaT) ((nRT) / P)) _ P = (nR) / P #

Anda dapat mengatakan bahwa gas ideal kemudian membuatnya

#DeltaH = int_ (P_1) ^ (P_2) V - V dP = 0 #

artinya Enthalpy hanya bergantung pada suhu untuk gas ideal! Rapi.