¿Por qué la entalpía se considera una función de temperatura y presión?

La entalpía incluso puede representarse como la función de variables distintas de la temperatura y la presión.

Primero, permítanme explicar por qué solo hay dos variables, T y P. De acuerdo con la regla de Fase, para una sustancia pura con una sola fase homogénea, el estado se puede corregir especificando solo dos propiedades intensivas.

F = C – P + 2

Para C = 1 y P = 1, el grado de libertad F = 2

Tan estrictamente para la sustancia pura y una fase homogénea, la entalpía se expresa en función de dos propiedades intensivas, es decir, T y P.

La entalpía es una función de estado. Por lo tanto, arreglar el estado también arreglará el valor del cambio de entalpía.

El grado de libertad variará con el número de componentes y fases.

Para gases ideales, entalpía y energía interna, ambos son función de la temperatura solamente. Por lo tanto, la temperatura se convierte en una opción obvia, una de dos variables.

Puede haber debate sobre elegir una variable por presión y volumen. De hecho, incluso podemos expresar la entalpía en función del volumen y la temperatura específicos.

En su forma diferencial, la entalpía se expresa como dH = dQ + VdP. Entonces, el segundo término en el lado derecho, VdP puede favorecer el uso de P como la otra variable, ya que está presente en la forma diferencial, aunque el uso de un volumen específico también es correcto.

Estás confundiendo dos cosas: variables y variables naturales.

Matemáticamente puedes escribir una función en términos de cualquier variable usando derivadas parciales. Entonces podría escribir

[matemática] dH = \ frac {\ parcial H} {\ parcial T} dT + \ frac {\ parcial H} {\ parcial V} dV [/ matemática]

Pero T y V no son las variables naturales, es decir, las variables que obtendría cuando comienzo a partir de la expresión fundamental U = w + q y aplique las leyes primera y segunda de termo. Si hago eso obtendría

[matemática] dH = \ frac {\ parcial H} {\ parcial S} dS + \ frac {\ parcial H} {\ parcial P} dP [/ matemática]

donde [matemática] \ frac {\ parcial H} {\ parcial S} = T [/ matemática]

y

[matemática] \ frac {\ parcial H} {\ parcial P} = V [/ matemática]

porque puedo derivar dH = TdS + VdP (+ otros términos de trabajo) de las Leyes. En cierto sentido, uno es (solo) matemáticas, el otro es termo.

Otro error detrás de la pregunta es pensar que termo es solo acerca de gases (ideales). No lo es: termo es para todos los procesos y todos los sistemas. Los gases ideales son solo un conejillo de indias útil.

Entonces, las variables naturales de H son S y P, pero eso no significa que la función no pueda considerarse una función de otras variables. Si mantengo P igual y caliento mi sistema, en general H cambiará, y puedo medirlo midiendo el calor que necesito agregar. Esta cantidad se conoce realmente como (una versión de) la capacidad calorífica:

[matemática] \ frac {\ parcial H} {\ parcial T} = C_p [/ matemática]

No estoy familiarizado con que sea una función de temperatura y presión, pensé que era volumen y presión, pero tengo que decir que en la técnica no nos preocupamos mucho, generalmente solo nos preocupan los flujos, las presiones y los volúmenes. asegurándose de que no hace demasiado calor, aunque cuando medimos el uso de un gas en términos de cantidades consumidas para calentar, es común usar la Unidad Térmica Británica porque puede comparar las energías potenciales de los gases. Ahí radica la razón por la que es tan popular en física y ciencia. Si considera H = U + pV, puede encontrar el contenido de calor total de un sistema homogéneo y simplifica la descripción de la transferencia de energía.

Ahora aquí está lo que falta en mi experiencia, pero lo intentaré de todos modos. Como dije, pensé que era el volumen y la presión en lugar de la temperatura, así que aquí está mi opinión.

No se puede medir la entalpía directamente, ya que es un potencial. Entonces tienes que tener una referencia para ello. Esto es deltaH y como no puedo escribir delta aquí, voy a usar dH.

dH = cambio en la energía interna del sistema, agregando cualquier trabajo de pV que haga el sistema.

Por lo tanto, considere un gráfico pV con p arriba del eje y y V en la X, y si dibuja un gráfico de los estados que van desde el principio hasta el final, y termina en el mismo estado con el que comenzó, obtendrá un ciclo cerrado y lo que puede hacer es recoger el trabajo realizado por el sistema al encontrar el área dentro del bucle. Por supuesto, esto significa romper el cálculo (nunca es una buena señal en lo que a mí respecta) y encontrar la derivada.

Puede hacerlo encontrando el contenido de calor, pero si lo hace, el estado inicial aumentaría para cuando regrese al final del ciclo y tendría que tener en cuenta. Las mejores variables de estado son la energía interna, la presión y el volumen.

Entonces, como H = U + pV se deduce que

dH = dU + dpV

dU es igual al calor aplicado (Q) al sistema menos el trabajo realizado por el sistema (W) y así:

dH = QW + dpV

También sabemos que el trabajo realizado es igual a los tiempos de presión que cambian de volumen:

dH = Q-pdV + dpV

si la presión es constante, entonces -pdV = dpV

y entonces dH = Q o en palabras, el cambio en la entalpía es igual al calor aplicado si se supone una reacción de presión constante. Básicamente, convierte el bucle cerrado en una línea recta hacia atrás y hacia adelante.

Es útil porque la mayoría de las reacciones, especialmente a nivel del mar, tienen lugar bajo presión constante. Entonces, la respuesta corta sobre la expresión de H como una suma de derivados es que simplifica los cálculos para médicos y químicos si lo hace.

¡Eso es todo lo que hice hace más de 25 años y nunca he usado ni revisado desde entonces hasta ahora! ¡Espero que te haya sido útil! (¡Espero aún más que sea correcto!)