Entalpi, inre energi, värme, tryckvolymsarbete

Du har hittat på en egen definition av entalpi.

Definitionen lyder:

$H=U+pV$

Kollar vi på en infinitesimalt liten ändring i entalpi:

$dH=dU+d(pV)$

Vilket vi kan utveckla med produktregeln:

$dH=dU+pdV+Vdp$

Den inre energiändringen kan vi beskriva som skillnaden mellan tillförd värme och uträttat tryck-volym-arbete (givet att vi inte har något annat mekaniskt arbete):

$dU=dQ-pdV$

Lägg ihop denna ekvation med den utvecklade definitionen av entalpiändring så fås:

$dH=dQ+Vdp$

Vilket vid konstant tryck (dp=0) skrivs om till:

$dH=dQ$

Felet som du gjorde var att blanda ihop tryck-volym-arbete (pdV) med volymen multiplicerad med tryckskillnaden (Vdp).

Även om jag gillar matte så är min hjärna mos och jag vill inte förstå detta med hjälp av ekvationerna. 

Om jag omformulerar såhär... jag vet att entalpiändringen på en reaktion är 100 joule. Vad mer behöver jag veta om reaktionen för att räkna ut hur mycket tryckvolymsarbete och värme den avger? (Konstant tryck)

Svaret är 0 joule i arbete och 100 joule i värme.

Om du tittar på ekvationerna så ser du att pdV-termen går att förkorta bort och därför saknar betydelse. Entalpi har ingen egen fysikalisk betydelse - det är något man har uppfunnit för att underlätta termodynamiska beräkningar. Värme och arbete är saker som har en reell betydelse. Det är något som faktiskt existerar.

Hur svarar du om jag frågar samma sak men om konstant volym?

All entalpiändring avges som värme? Okej, men om denna reaktion råkar producera mer gas än den förbrukar, då måste arbete uträttas, och arbete är energi, var kommer denna energi från? Vem utför detta arbete?

Edit: (att all entalpiändring blir värme går emot min formel entalpi=värme+arbete, men det är bra för den är ju fel)

Nu börjar du komma in på principen bakom en bombkalorimeter, dvs den utrustning man använder för att ta reda på ämnens förbränningsentalpi. Den fungerar så att man sätter in ett bränsle i en sluten behållare med rigida väggar (konstant volym, isokor process) med ett övertryck av syrgas. Sedan har man en tändande gnista som gör att bränslet brinner upp och producerar gas, vilket ändrar trycket i behållaren. Behållaren avger värme som tas upp av ett omgivande vattenbad där man mäter temperaturändringen för att se hur mycket energi det har tagit upp. Men eftersom man inte har ett konstant tryck så motsvarar inte detta entalpiändringen, utan den måste räknas ut.

Hur mycket trycket ändras kan man ta reda på m.h.a. ideala gaslagen. Tänker inte göra härledningen här eftersom du säkert kan hitta den någonstans om du googlar.

Teraeagle skrev:

Men eftersom man inte har ett konstant tryck så motsvarar inte detta entalpiändringen, utan den måste räknas ut.

Varför då? För konstant tryck sa du precis att all entalpiförändring avges i form av värme, varför är det inte samma i en bombkalorimeter?

För att det inte är ett konstant tryck. Vid förbränningen bildas fler gaspartiklar än man hade innan reaktionen startade och därför ökar också trycket.

Är inre energi som entalpi samma i den bemärkelsen att man inte kan mäta det absolut utan bara ändringen av den?

Jo

Kan man formulera en uppgift så att... Det handlar om en reaktion. Man har utfört reaktionen i en bombkalorimeter och fått inre energin, och man har utfört exakt samma reaktion (lika mycket av reaktanterna) i ett öppet kärl och fått entalpiändringen. Man ska räkna ut pV. Man kan alltså räkna ut det eftersom det är differensen mellan H och U (som man ju har fått)?

Ja det kan man göra, men det är oklart varför man skulle vilja göra det. ”pV” har ingen egentlig betydelse.

Jo, om man får måtten på kärlet och så vet man atmosfärstrycket så kan man ta reda på hur mycket en kolv rör sig. Eller?

Nu vill jag ta mig an ekvationerna...

Förresten, vill du veta vilka av dina statements (statements, var har han tagit vägen?) som var mest avgörande i min stora uppenbarelse denna underbara kväll? Här:

Felet som du gjorde var att blanda ihop tryck-volym-arbete (pdV) med volymen multiplicerad med tryckskillnaden (Vdp).

Alltså att det inte finns d framför både p och V. (jag har fortfarande svårt för att byta ut $\Delta$mot $d$även om jag gillar analys (och hela tiden klagar över att man inte använder analys i fysik 1 och 2 för bättre förståelse))

Svaret är 0 joule i arbete och 100 joule i värme.

Alltså att all entalpiändring avges som värme vid konstant tryck.

Men eftersom man inte har ett konstant tryck så motsvarar inte detta entalpiändringen, utan den måste räknas ut.

och

Ja det kan man göra

Det var det.