Miksi entalpian nolla muuttuu isotermisissä prosesseissa?

Miksi entalpian nolla muuttuu isotermisissä prosesseissa?
Anonim

EHDOTUS entalpiassa on nolla isotermisissä prosesseissa, jotka koostuvat VAIN ihanteellisista kaasuista.

Ihanteellisten kaasujen osalta entalpia on vain lämpötila. Isotermiset prosessit ovat määritelmän mukaan vakiolämpötilassa. Siten missä tahansa isotermisessä prosessissa, jossa käytetään vain ihanteellisia kaasuja, entalpian muutos on nolla.

Seuraavassa on todiste siitä, että tämä on totta.

Valitse Maxwell-suhde termodynamiikkaan suljetussa järjestelmässä palautuvan prosessin entalpiaa varten,

#dH = TdS + VdP #, # "" bb ((1)) #

missä # T #, # S #, # V #, ja # P # ovat lämpötila, entropia, tilavuus ja paine.

Jos muutamme #(1)# muuttamalla äärettömän suurella painetta vakiolämpötilassa, saamme:

# ((delH) / (delP)) _ T = T ((delS) / (delcolor (punainen) (P))) _ (väri (punainen) (T)) + viskoosi (((delP) / (delP)) _T) ^ (1) # # "" bb ((2)) #

Tutki nyt entropian termiä, joka muuttuu muutoksen vuoksi paine vakiona lämpötila.

Gibbsin vapaa energia on funktio lämpötila ja paine alkaen sen Maxwell-suhde palautuvaan prosessiin termodynaamisesti suljetussa järjestelmässä:

#dG = -SdT + VdP # # "" bb ((3)) #

Koska Gibbsin vapaa energia (kuten mikä tahansa termodynaaminen toiminto) on tilatoiminto, sen ristijohdannaiset ovat yhtä suuret

# ((delS) / (delP)) _ T = - ((delV) / (delT)) _ P #, # "" bb ((4)) #.

hyödyntämällä #(4)# sisään #(2)#, saamme:

#color (vihreä) (bar (| ul ("" ((delH) / (delP)) _ T = -T ((delV) / (delT)) _ P + V "") |)) # # "" bb ((5)) #

Tämä suhde, joka on täysin yleinen , kuvaa entalpian vaihtelua johtuen paineen muutoksesta isotermisessä prosessissa.

Ideaalisuuden oletus tulee, kun käytämme ihanteellinen kaasulaki, #bb (PV = nRT) #.

Täten, #V = (nRT) / P #, ja #(5)# tulee:

#color (sininen) (((delH ^ "id") / (delP)) _ T) = -T (del) / (delT) (nRT) / P _P + (nRT) / P #

# = - (nRT) / P peruuta ((d) / (dT) T _P) ^ (1) + (nRT) / P #

# = väri (sininen) (0) #

Niinpä olemme osoittaneet sen ihanteelliset kaasut vakiolämpötilassa niiden entalpia ei muutu. Toisin sanoen olemme osoittaneet, että ihanteellisten kaasujen osalta entalpia on vain lämpötilan funktio.