Czym jest ENTALPIA?

Takie pytanie otrzymałem od jednego kolegi, ale z zastrzeżeniem, aby wyjaśnić tak aby każdy mógł zrozumieć. Spróbowałem:) Ogólnie entalpia w termodynamice jest pojęciem związanym z sumą energii wewnętrznej i energii związanej z potencjałem do wykonania pracy. Energia wewnętrzna jest tu związana typowo z temperaturą (im coś ma wyższą temperaturę tym ma wyższą energię wewnętrzną). Druga składowa entalpii to potencjał do wykonania pracy, która jest związana ze zmianą ciśnienia (im coś ma wyższe ciśnienie tym ma wyższy potencjał do wykonania pracy), lub objętości. Dlatego entalpię zapisuje się często jako:

h=u+p*V

Jeśli chodzi o wykres i-x, to przemiany na nim zachodzą przy stałym ciśnieniu. Człon p*V nie zmienia się wtedy w trakcie przemiany, więc cała zmiana entalpii odpowiada ciepłu wymienionemu z powietrzem. Dlatego na wykresie Molliera posługujemy się wprost entalpią

h.

Z racji że powietrze jest mieszaniną powietrza suchego i pary wodnej która jest gazem, entalpia powietrza jest sumą entalpii powietrza suchego i entalpii pary wodnej

h=hps+hpw=u

Ponieważ powietrze suche i para wodna to gazy o innych właściwościach fizykochemicznych, powstaje nam szereg zjawisk jakie trzeba uwzględnić w obliczeniach, ponieważ gazy te różnią się właściwościami w różnych temperaturach, a w szczególności chodzi tu o parę wodną, która w przedziale temperatur w której my jako ludzie funkcjonujemy podlega kondensacji, parowaniu etc. np. przy pewnej temperaturze granicznej zwanej temperaturą punktu rosy, para wodna zaczyna się wykraplać z powietrza, zaś z punktu widzenia powietrza suchego, nic się nie dzieje. Przy temperaturze zera stopni, woda zamarza, więc w powietrzu pojawia się szron, ale dla powietrza suchego, zero stopni to nic specjalnego - nie dochodzi do żadnej zmiany fazowej w przeciwieństwie do pary wodnej.

Jeśli poruszamy się po linii pionowej, gdzie X jest stały na wykresie mamy do czynienia tylko ze zmianą temperatury i mówimy o cieple jawnym (ponieważ potrafimy to odczuć na własnej skórze, że wzrosła lub zmalała temperatura).

Jeśli poruszamy się na wykresie tylko po linii poziomej wtedy nie zmieniamy temperatury powietrza, a tylko zawartość wilgoci (bezwzględną zawartość wilgoci - nie mylić z wilgotnością względną, bo jak sama nazwa wskazuje jest względna). Nie odczuwamy wtedy wzrostu temperatury choć energia wewnętrzna (entalpia) się zmienia gdyż przybyło lub ubyło pary wodnej. Mówimy wtedy o cieple utajonym.

Przemiany ukośne na wykresie ix, to już całe spektrum możliwości, gdzie możemy zmieniać energię wewnętrzną powietrza poprzez zmianę zarówno temperatury jak i zawartości wilgoci, więc możemy zmieniać zarówno ciepło jawne jak i utajone.

Suma ciepła jawnego i utajonego daje nam ciepło całkowite.

Nie wiem czy mi się udało wyjaśnić czym jest entalpia, ale mam nadzieję że tak :)