Entalpia H (zawartość ciepła) — w termodynamice i chemii wielkość fizyczna będąca funkcją stanu mająca wymiar energii, będąca też potencjałem termodynamicznym, oznaczana przez H, 'h',I lub χ, którą definiuje zależność widoczna poniżej

gdzie:

• H — entalpia układu

• U- energia wewnętrzna

• p- ciśnienie

• v- objętość

Entalpia jest równa sumie energii wewnętrznej, czyli energii jaka jest potrzebna do utworzenia układu gdy jest on tworzony w otoczeniu próżni oraz iloczynu pV, który jest równy pracy jaką należy wykonać nad otoczeniem by w danych warunkach uzyskać miejsce na układ.

PARAMETRY I FUNKCJE STANU UKŁADU TERMODYNAMICZNEGO

• Parametry ekstensywne - proporcjonalne do ilości materii w układzie:

• Masa- jedna z podstawowych wielkości fizycznych określająca bezwładność (masa bezwładna) i oddziaływanie grawitacyjne (masa grawitacyjna) obiektów fizycznych. Jest wielkością skalarną. Potocznie rozumiana jako miara ilości materii obiektu fizycznego. W szczególnej teorii względności związana z ilością energii zawartej w obiekcie fizycznym. Najczęściej oznaczana literą m.

• Objętość-jest miarą przestrzeni, którą zajmuje dane ciało w przestrzeni trójwymiarowej. W układzie SI jednostką objętości jest metr sześcienny. Z tego względu najpopularniejszą w Polsce jednostką objętości jest jeden litr (l) (1 l = 1 dm³ = 0,001 m³).

• Parametry intensywne - niezależne od ilości materii w układzie:

• Temperatura- będąca miarą stopnia nagrzania ciał. Temperaturę można ściśle zdefiniować tylko dla stanów równowagi termodynamicznej, bowiem z termodynamicznego punktu widzenia jest ona wielkością reprezentującą wspólną własność dwóch układów pozostających w równowadze ze sobą. Temperatura jest związana ze średnią energią kinetyczną ruchu i drgań wszystkich cząsteczek tworzących dany układ i jest miarą tej energii.

• Ciśnienie- to wielkość skalarna określona jako wartość siły działającej prostopadle do powierzchni podzielona przez powierzchnię na jaką ona działa, co przedstawia zależność:

gdzie: p - ciśnienie (Pa), Fn - składowa siły prostopadła do powierzchni (N), S - powierzchnia (m²)

• Ułamek molowy- jest to rodzaj miary stężenia, który jest stosunkiem liczby moli danego składnika mieszaniny lub roztworu do sumy liczby moli wszystkich składników.

Szczególnie niskie ułamki molowe są podawane w częściach na milion (ppm) lub nawet częściach na miliard (ppb).

Ułamek molowy składnika A (x_A) w a-składnikowej mieszaninie wynosi:

gdzie n_i jest liczbą moli substancji i.

Suma ułamków molowych wszystkich składników roztworu jest równa jedności.

PRACA OBJĘTOŚCIOWA- w termodynamice technicznej, bardzo ważną rolę odgrywa praca objętościowa, polegająca na wykonaniu pracy na układzie lub przez układ, prowadzącej do zmiany objętości. Bardzo dobrym tutaj przykładem może być silnik samochodowy, a dokładniej cylinder, w którym porusza się tłok. Jeśli mamy do czynienia z przemianą równowagową, to ciśnienie nie ulega zmianie przy zmianie objętości, a także ciśnienie to jest takie samo jak ciśnienie wywierane na zewnętrzną część tłoka.

Praca jaka jest wykonana przez zmianę objętości jest określana poprzez wyrażenie:

-dW = pdV

gdzie:

p - ciśnienie panujące w układzie

dV - zmiana objętości układu

Energia wewnętrzna (oznaczana zwykle jako U lub E_w) w termodynamice - całkowity zasób energii układu stanowiący sumę energii oddziaływań międzycząsteczkowych i wewnątrzcząsteczkowych układu, a także energii ruchu cieplnego cząsteczek oraz wszystkich innych rodzajów energii występujących w układzie.

Proces termodynamiczny, zwany też przemianą termodynamiczną to każda, dowolna zmiana stanu termodynamicznego układu fizycznego.

• Klasyfikacja procesów termodynamicznych ze względu na stałość określonych wartości funkcji stanu

• Przemiana izobaryczna (stałe ciśnienie p = const.)

• Przemiana izotermiczna (stała temperatura T=const)

• Przemiana izochoryczna (stała objętość V = const.)

• Izentalpowa (stała entalpia H = const.)

• Przemiana adiabatyczna (brak wymiany ciepła z otoczeniem ΔQ = 0)

• Przemiana izentropowa - adiabatyczna odwracalna (brak wymiany ciepła z otoczeniem ΔQ = 0, stała entropia S = const.)

• Przemiana politropowa (pV ⁿ = const., gdzie n wykładnik politropy)

• Klasyfikacja procesów termodynamicznych, ze względu na ich odwracalność

• Proces odwracalny

• Proces nieodwracalny

Przemiana izochoryczna - proces termodynamiczny zachodzący przy stałej objętości (V = const). Oprócz objętości wszystkie pozostałe parametry termodynamiczne mogą się zmieniać.

Podczas przemiany izochorycznej nie jest wykonywana praca, układ może wymieniać energię z otoczeniem tylko w wyniku cieplnego przepływu energii. Z pierwszej zasady termodynamiki wynika, że całe ciepło doprowadzone lub odprowadzone z gazu w procesie izochorycznym jest zużywane na powiększenie lub pomniejszenie jego energii wewnętrznej:

Przemiana izobaryczna to proces termodynamiczny, podczas którego ciśnienie układu nie ulega zmianie, natomiast pozostałe parametry termodynamiczne czynnika mogą się zmieniać. Procesy izobaryczne mogą zachodzić zarówno w sposób odwracalny, jak i nieodwracalny. Odwracalny proces izobaryczny przedstawia na wykresie krzywa zwana izobara. Praca wykonana przez układ (lub nad układem) w odwracalnym procesie izobarycznym jest równa ubytkowi (lub przyrostowi) entalpi układu. W szczególności, gdy jedyny wkład do pracy stanowi praca objętościowa (polegająca na zmianie objętości układu), jest ona wyrażona wzorem

gdzie

W - praca wykonana przez układ,

p - ciśnienie,

ΔV - wzrost objętości układu.

Dla gazu doskonałego przemiana izobaryczna spełnia zależność

V -objętość

T -temperatura

Proces egzoenergetyczny - proces fizyczny, w którym wydzielana jest energia co podnosi temperaturę układu i otoczenia (w zależności od układu termodynamicznego). Przykładem procesu egzoenergetycznego jest chemiczna reakcja egzoenergetyczna

Proces endoenergetyczny (endotermiczny) - proces fizyczny, w którym pochłaniana jest energia co obniża temperaturę układu i otoczenia (w zależności od układu termodynamicznego). Przykładem procesu endoenergetycznego jest chemiczna reakcja endoenergetyczna.

---