03. 엔탈피

열역학

PART 03. 엔탈피 enthalpy = en(안) + thalpy(가열하다 따뜻하게 하다) = 물질 안의 열

근본적으로 열의 이동과 상태 변화에 따른 물질의 에너지 변화를 나타내기 위함

사실 이것은 내부 에너지의 개념으로 설명 할 수 있지만,

불편해서 더 편리한 도구인 엔탈피를 정의 한 것이다.

물질이 보유한 열에너지와

일을 수행 할 수 있는 능력인 기계적 에너지를

모두 포함한 하나의 에너지 개념이 필요 → 엔탈피

'내부 에너지'와 '역학적 에너지(기계적 일을 수행 할 수 있는 에너지)'가 동시에 변화한다

= 물질의 '엔탈피'가 변화한다

H = U + PV 로 정의

1 → 2 로 이동

이때, 열의 양을 Q, 피스톤이 외부에 한 일을 W,

기체 내부 에너지 변화를  이라 하면,

(계에 일을 가하는게 아니라 행해짐)

(피스톤 압력 일정, 부피만 변화)

(여기선 P가 같지만, P1, P2 나눠서 씀)

     →     도출된 식

                                            →     정의에 의한 식

결과적으로, 계에 전달된 열량은 모두 계의 엔탈피를 변화시키는데 사용한다.

→ 계에 열이 가해져서 내부 에너지, 압력, 부피가 변화 했을 때,

그 변화하는 물성을 하나의 변수로 나타낸 것이 엔탈피

위에서는 부피가 변화, 압력이 일정한 등압 과정

한편, 피스톤 상승없고, 부피는 일정, 압력이 증가하는 등용과정

이때는, 부피가 일정하므로 외부에 해주는 일이 없음

따라서,  이므로 기체의 내부 에너지가 전달된 열량 만큼 증가한다.

등용 과정 일때는, 전달된 열량만큼 '내부에너지'가 증가

등압 과정 일때는, 전달된 열량만큼 '엔탈피'가 증가

엔탈피는 내부 에너지 개념으로부터 만들어짐.

내부에너지 값은 이미 존재하는 것이 아니다.

인위적인 값을 기준으로 하여 상대적으로 결정하는 것이다.

EX)

물의 삼중점 0.01℃ 0.006bar 액체 물의 엔탈피가 0.0 J/g 으로 약속

온도와 압력이 변화하면, 이 점을 기준으로 변화량을 계산

엔탈피의 절대적 양은 중요하지 않음

변화량이 중요

엔탈피의 변화량을 계산한다는 것은

열의 이동에 따른 물질이 보유하는 총괄 에너지의 '변화'를 계산하는 것

이 계산을 위해서 '열용량'이 필요하다.

직관적인 내부 에너지, 엔탈피 개념을

구체적인 열역학 계산에 사용하게 해주는 실용적 개념