אנתלפיה

בתרמודינמיקה, אנתלפיה (H) היא פוטנציאל תרמודינמי שמוגדר כסכום האנרגיה הפנימית של מערכת והכפלת הלחץ בנפח שלה. הנוסחה המקובלת היא H = U + P V.

המשמעות המעשית ניכרת בתהליכים בלחץ קבוע. בתהליכים כאלה, השינוי באנתלפיה שווה לכמות החום שזרמה למערכת או שיצאה ממנה. לכן מדידת ΔH עוזרת לקבוע אם תהליך סופג חום (אנדותרמי) או פולט חום (אקסותרמי).

הרעיון הוצג לראשונה על ידי ג'וסיה וילארד גיבס ב-1875. עם זאת, המונח "אנתלפיה" הוטבע רק ב-1909.

המשתנים הטבעיים של האנתלפיה הם האנטרופיה S, הלחץ P ומספר החלקיקים N_i. אנטרופיה (S) היא מדד לאי-הסדר או לפיזור האנרגיה במערכת. אם אותם משתנים נשלטים, מערכת בשיווי משקל תהיה כאשר האנתלפיה במינימום.

ניתן לכתוב את השינוי באנתלפיה כך: dH = δQ + V dP + Σ μ_i dN_i. כאן δQ הוא חום אינפיניטסימלי, והקשר δQ ≤ T dS נכון כאשר התהליך אינו הפיך; השוויון מתקיים בתהליכים הפיכים.

אנתלפיה מתקבלת מהמרת לז'נדר של האנרגיה הפנימית, כך שהלחץ הופך למשתנה נשלט במקום הנפח.

האנתלפיה מתארת את כל האנרגיה שיש להשקיע כדי "להביא אל העולם" מערכת סגורה כאשר הסביבה בעלת לחץ קבוע P. תחילה יש להשקיע את האנרגיה הפנימית U של המערכת. שנית, יש להוציא מקום לנפח V בתוך הסביבה שעובדת נגד לחץ P. סכום השקעת האנרגיה הזה הוא H = U + P V.

בתהליכים איזואנתלפיים (שומרים על אותו H), האנרגיה הכוללת שנכנסה כחום, העבודה המכנית והשינויים באנרגיה הקינטית של הזרימה שווים בסך הכל לאפס.

אנתלפיה היא רעיון בתרמודינמיקה על אנרגיה.

זוהי האנרגיה הפנימית של משהו ועוד האנרגיה שמקשה מהלחץ והנפח סביבו. אנרגיה פנימית (U) היא כל האנרגיות בתוכו. לחץ (P) זה כוח שמפעיל הגז או הנוזל על הסביבה. נפח (V) זה המקום שהוא תופס. יחד הם נותנים את ה"סך הכל" של האנתלפיה.

האנתלפיה חשובה כשהלחץ לא משתנה. בלחץ קבוע, השינוי באנתלפיה מראה כמה חום נכנס או יצא. אם השינוי חיובי המערכת סופגת חום. אם השינוי שלילי, היא מפיקה חום.

הרעיון הוצג על ידי גיבס בשנת 1875. את השם "אנתלפיה" התחילו להשתמש בו ב-1909.

ליצור מערכת "מהכלום" דורש אנרגיה. צריך קודם לתת לה אנרגיה פנימית. אחר כך צריך לפנות מקום בסביבה, והסביבה לוחצת. את שתי ההשקעות האלה מוצאים בסך האנתלפיה. בתהליכים שאינם משנים את האנתלפיה, כמות האנרגיות שנספרו נשארת זהה.