\(\)新たな状態量であるエンタルピー\(H\)とはなにか。エンタルピーの意味について本記事では解説します。
エンタルピーの定義
エンタルピー\(H\)とは以下の等式が成り立つ状態量のことを指します。
$$H=U+PV$$
エンタルピーとは内部エネルギー、圧力、体積の状態量によって作り出された新たな状態量です。この状態量を定義することで便利になることがあるために生まれました。次項ではエンタルピーの意味について解説します。
エンタルピーの意味
熱力学第一法則から準静的な定圧変化における系が受け取った熱量\(d’Q\)は以下のように表されます。
$$d’Q=dU+PdV$$
ここで準静的な定圧変化における微小なエンタルピー変化\(dH\)は\(dP=0\)より、以下のようになります。
$$\begin{eqnarray}dH &=& dU+PdV+VdP \\ &=& dU+PdV \end{eqnarray}$$
つまり定圧過程において
$$d’Q=dH$$
が成り立ちます。
つまり、言い換えればエンタルピーとは定圧変化における熱量変化のことを表しているのです。
つまり定圧熱容量\(C_P\)はエンタルピー\(H\)を用いて
$$C_P=\left(\frac{dH}{dT}\right)_P$$
と書けます。
エンタルピーとは定圧過程における熱量の変化のことであるから、ほとんどが大気圧下で行われる化学反応ではエネルギーの移動はエンタルピー\(H\)で表記されます。
たとえば、水の蒸発におけるエネルギーの変化を表す場合、
$$\begin{eqnarray}H_2O(l) &\rightarrow& H_2O(g) \\ &{\Delta}_{vap}& H^{\circ}(373K)=+6.01kJ mol^{-1} \end{eqnarray}$$
のようになります。
このようにしてエンタルピーを用いることで定圧状態の熱量変化であるとすぐにわかるため用いられているのです。
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