Entalpi pendingin. Entalpi - apa itu dengan kata sederhana. Pengukuran energi panas

Entalpi, juga fungsi termal dan kandungan panas, adalah potensial termodinamika yang mencirikan keadaan suatu sistem dalam kesetimbangan termodinamika ketika memilih tekanan, entropi, dan jumlah partikel sebagai variabel bebas.

Sederhananya, entalpi adalah energi yang tersedia untuk diubah menjadi panas pada suhu dan tekanan tertentu.

Nilai ini ditentukan oleh identitas: H=U+PV

Dimensi entalpinya adalah J/mol.

Dalam kimia hal ini paling sering dipertimbangkan proses isobarik (P= konstanta), dan efek termal dalam hal ini disebut perubahan entalpi sistem atau entalpi proses :

Dalam sistem termodinamika, panas yang dilepaskan dari suatu proses kimia dianggap negatif (proses eksotermik, Δ H < 0), а поглощение системой теплоты соответствует эндотермическому процессу, ΔH > 0.

Entropi

dan untuk spontan

Ketergantungan perubahan entropi pada suhu dinyatakan dengan hukum Kirchhoff:

Untuk sistem terisolasi, perubahan entropi merupakan kriteria kemungkinan terjadinya proses spontan. Jika , maka prosesnya dapat dilakukan; jika, maka prosesnya tidak mungkin dilakukan ke arah depan; jika , maka sistem berada dalam keadaan setimbang.

Potensi termodinamika. Energi bebas Gibbs dan Helmholtz.

Untuk mengkarakterisasi proses yang terjadi dalam sistem tertutup, kami memperkenalkan fungsi keadaan termodinamika baru: potensial isobarik-isotermal (energi bebas Gibbs G) dan potensial isokorik-isotermal (energi bebas Helmholtz F).

Untuk sistem tertutup di mana proses kesetimbangan terjadi pada suhu dan volume konstan, kami menyatakan kerja proses ini. Yang dilambangkan dengan A max (karena kerja suatu proses yang dilakukan dalam kesetimbangan adalah maksimum):

Maks =T∆S-∆U

Mari kita perkenalkan fungsi F=U-TS-potensial isokhorik-isotermal, yang menentukan arah dan batas terjadinya proses secara spontan dalam sistem tertutup yang terletak pada kondisi isokhorik-isotermal dan diperoleh:

Perubahan energi Helmholtz hanya ditentukan oleh keadaan awal dan akhir sistem dan tidak bergantung pada sifat prosesnya, karena ditentukan oleh dua fungsi keadaan: U dan S. Ingatlah bahwa besarnya usaha yang diterima atau yang dikeluarkan mungkin bergantung pada metode pelaksanaan proses ketika sistem bertransisi dari keadaan awal ke keadaan akhir, tetapi bukan perubahan fungsinya.

Sistem tertutup dalam kondisi isobarik-isotermal dicirikan oleh potensi isobarik-isotermal G:

Energi diferensial Gibbs untuk sistem dengan jumlah partikel konstan, dinyatakan dalam variabel eigen - tekananp dan suhuT:

Untuk sistem dengan jumlah partikel yang bervariasi, diferensial ini ditulis sebagai berikut:

Inilah potensi kimia, yang dapat didefinisikan sebagai energi yang harus dikeluarkan untuk menambahkan partikel lain ke dalam sistem.

Analisis persamaan ∆G=∆H-T∆S memungkinkan kita menentukan faktor mana yang membentuk energi Gibbs yang bertanggung jawab atas arah reaksi kimia, entalpi (ΔH) atau entropi (ΔS · T).

Jika ΔH< 0 и ΔS >0, maka selalu ΔG< 0 и реакция возможна при любой температуре.

Jika ΔH > 0 dan ΔS< 0, то всегда ΔG >0, dan reaksi dengan penyerapan panas dan penurunan entropi tidak mungkin terjadi dalam kondisi apa pun.

Dalam kasus lain (ΔH< 0, ΔS < 0 и ΔH >0, ΔS > 0) tanda ΔG bergantung pada perbandingan ΔH dan TΔS. Suatu reaksi dapat terjadi jika disertai dengan penurunan potensial isobarik; pada suhu kamar, jika nilai T kecil maka nilai TΔS juga kecil, dan biasanya perubahan entalpinya lebih besar dari TΔS. Oleh karena itu, sebagian besar reaksi yang terjadi pada suhu kamar bersifat eksotermik. Semakin tinggi suhu, semakin besar TΔS, dan bahkan reaksi endotermik pun dapat dilakukan.

Energi pembentukan Gibbs standar ΔG° mengacu pada perubahan energi Gibbs selama reaksi pembentukan 1 mol suatu zat dalam keadaan standar. Definisi ini menyiratkan bahwa energi Gibbs standar pembentukan zat sederhana yang stabil pada kondisi standar adalah nol.

Perubahan energi Gibbs tidak bergantung pada jalur proses; oleh karena itu, dimungkinkan untuk memperoleh nilai energi pembentukan Gibbs yang berbeda dan tidak diketahui dari persamaan yang, di satu sisi, merupakan jumlah energi dari Gibbs. produk reaksi ditulis, dan di sisi lain, jumlah energi zat awal.

Saat menggunakan nilai energi Gibbs standar, kriteria kemungkinan mendasar suatu proses dalam kondisi non-standar adalah kondisi ΔG°< 0, а критерием принципиальной невозможности - условие ΔG° >0. Pada saat yang sama, jika energi Gibbs standar adalah nol, ini tidak berarti bahwa dalam kondisi nyata (selain standar) sistem akan berada dalam kesetimbangan.

Kondisi terjadinya proses secara spontan dalam sistem tertutup:

Entalpi, Juga fungsi termal Dan konten panas- potensial termodinamika, mencirikan keadaan sistem dalam kesetimbangan termodinamika ketika memilih tekanan, entropi dan jumlah partikel sebagai variabel bebas.

Sederhananya, entalpi adalah energi yang tersedia untuk diubah menjadi panas pada suhu dan tekanan tertentu.

Jika sistem termomekanis dianggap terdiri dari benda makro (gas) dan piston dengan luas S dengan beban yang berat P = pS, menyeimbangkan tekanan gas R di dalam bejana, maka sistem seperti itu disebut diperluas.

Entalpi atau energi sistem yang diperluas E sama dengan jumlahnya energi dalam gas kamu Dan energi potensial piston dengan berat E keringat = pSx = hal

Jadi, entalpi masuk negara bagian ini melambangkan jumlah energi dalam suatu benda dan usaha yang harus dikeluarkan agar benda tersebut mempunyai volume V diperkenalkan ke lingkungan bertekanan R dan berada dalam keseimbangan dengan tubuh. Entalpi sistem H- mirip dengan energi dalam dan potensi termodinamika lainnya - memiliki sepenuhnya nilai tertentu untuk setiap negara bagian, yaitu merupakan fungsi negara. Oleh karena itu, dalam proses perubahan keadaan

Contoh

Entalpi invarian dalam termodinamika relativistik

Saat membangun termodinamika relativistik (dengan mempertimbangkan teori relativitas khusus), biasanya pendekatan yang paling mudah adalah dengan menggunakan apa yang disebut entalpi invarian untuk sistem yang terletak di bejana tertentu.

Dalam pendekatan ini, suhu didefinisikan sebagai invarian Lorentz. Entropi juga merupakan invarian. Karena dinding mempengaruhi sistem, variabel bebas yang paling alami adalah tekanan, dan oleh karena itu entalpi dapat dianggap sebagai potensial termodinamika.

Untuk sistem seperti itu, entalpi dan momentum “biasa” dari sistem membentuk 4 vektor, dan fungsi invarian dari 4 vektor ini diambil untuk menentukan entalpi invarian, yang sama di semua sistem referensi:

Persamaan dasar termodinamika relativistik ditulis melalui diferensial entalpi invarian sebagai berikut:

Dengan menggunakan persamaan ini, Anda dapat menyelesaikan pertanyaan apa pun tentang termodinamika sistem bergerak jika fungsinya diketahui.

Lihat juga

Sumber

1. Bolgarsky A.V., Mukhachev G.A., Shchukin V.K., “Termodinamika dan perpindahan panas” Ed. 2, direvisi dan tambahan M.: " lulusan sekolah", 1975, 495 hal.
2. Kharin A.N., Kataeva N.A., Harina L.T., ed. Prof. Kharina A. N. “Kursus Kimia”, M.: “SMA”, 1975, 416 hal.

Catatan

Yayasan Wikimedia. 2010.

Lihat apa itu "Entalpi" di kamus lain:

Entalpi- (dari bahasa Yunani entalpo I panas), suatu fungsi keadaan sistem termodinamika, yang perubahannya pada tekanan konstan sama dengan jumlah panas yang disuplai ke sistem, oleh karena itu entalpi sering disebut fungsi termal atau kandungan panas .… … Bergambar kamus ensiklopedis

- (dari bahasa Yunani entalpo I panas) fungsi yang tidak ambigu H dari keadaan sistem termodinamika dengan parameter independen entropi S dan tekanan p, terkait dengan energi dalam U melalui hubungan H = U + pV, di mana V adalah volume dari sistem. Pada p konstan perubahannya... ... Kamus Ensiklopedis Besar

- (sebutan H), banyaknya energi termodinamika (termal) yang terkandung dalam suatu zat. Dalam sistem apa pun, entalpi sama dengan jumlah energi dalam dan hasil kali tekanan dan volume. Diukur dalam bentuk perubahan (biasanya peningkatan) dalam jumlah... ... Kamus ensiklopedis ilmiah dan teknis

Kamus konten panas sinonim Rusia. entalpi kata benda, jumlah sinonim: 1 kandungan panas (1) Kamus Sinonim ASIS ... Kamus sinonim

- (dari bahasa Yunani enthalpo I panas) ekosistem, keadaan fungsional ekosistem, yang menentukan kandungan panasnya. Entalpi adalah properti ekstensif suatu ekosistem. Kamus ensiklopedis ekologi. Chisinau: Kantor redaksi utama Soviet Moldavia... ... Kamus ekologi

entalpi- Fungsi keadaan sistem termodinamika, sama dengan jumlahnya energi dalam dan hasil kali volume dan tekanan. Catatan Entalpi adalah fungsi karakteristik jika entropi dan tekanan merupakan parameter independen. [Koleksi... ... Panduan Penerjemah Teknis

- (dari bahasa Yunani enthalpo I panas) (kadar panas, fungsi termal Gibbs), potensial termodinamika, mencirikan keadaan makroskopis. sistem dalam termodinamika keseimbangan ketika memilih entropi S dan... ... sebagai variabel bebas utama Ensiklopedia fisik

- [ενυαλπω (entalpo) panas] fungsi termodinamika keadaan H, sama dengan jumlah energi dalam U dan hasil kali volume dan tekanan Vp(H + U + Vp). Dalam proses yang terjadi pada tekanan konstan... ... Ensiklopedia Geologi

entalpi- entalpi; industri konten panas; fungsi Gibbs termal Fungsi keadaan sistem (H), sama dengan nilainya energi dalam (U) ditambahkan ke produk volume dan tekanan; H = U + pV ... Kamus Penjelasan Terminologi Politeknik

entalpi- adalah fungsi dari keadaan sistem, kenaikannya sama dengan panas yang diterima sistem dalam proses isobarik. kimia umum: buku teks / A.V. Zholnin... Istilah kimia

Entalpi(dari bahasa Yunani entalpo- panas) adalah sifat suatu zat yang menunjukkan jumlah energi yang dapat diubah menjadi panas.

Entalpi- Ini properti termodinamika suatu zat, yang menunjukkan tingkat energi yang tersimpan dalam struktur molekulnya. Artinya meskipun suatu zat dapat mempunyai energi berdasarkan suhu dan tekanan, tidak semuanya dapat diubah menjadi panas. Sebagian energi dalam selalu tersimpan dalam suatu zat dan mempertahankan struktur molekulnya. Sebagian energi kinetik suatu zat tidak tersedia ketika suhunya mendekati suhu tersebut lingkungan. Karena itu, entalpi adalah jumlah energi yang tersedia untuk diubah menjadi panas pada suhu dan tekanan tertentu.

Satuan entalpi adalah satuan termal British atau Joule untuk energi dan Btu/lbm atau J/kg untuk energi spesifik.

Kuantitas entalpi

Besarnya entalpi suatu zat didasarkan pada suhu tertentu.

Suhu ini- inilah nilai yang dipilih oleh para ilmuwan dan insinyur sebagai dasar perhitungan. Ini adalah suhu di mana entalpi suatu zat adalah nol J. Dengan kata lain, zat tersebut tidak memiliki energi yang dapat diubah menjadi panas. Suhu ini adalah berbagai zat berbeda. Misalnya, suhu air ini adalah titik tripel (0°C), nitrogen -150°C, dan zat pendingin berbasis metana dan etana -40°C.

Jika suhu suatu zat lebih tinggi dari suhu tertentu atau berubah wujud menjadi gas pada suhu tertentu, entalpinya dinyatakan nomor positif. Sebaliknya, pada suhu di bawah suhu tersebut, entalpi suatu zat dinyatakan sebagai bilangan negatif. Entalpi digunakan dalam perhitungan untuk menentukan perbedaan tingkat energi antara dua keadaan. Hal ini diperlukan untuk mengkonfigurasi peralatan dan menentukan efisiensi proses.

Entalpi sering kali didefinisikan sebagai energi total suatu zat, karena sama dengan jumlah energi internal (dan) dalam keadaan tertentu serta kemampuannya untuk melakukan kerja ( hal ). Namun kenyataannya, entalpi tidak menunjukkan energi total suatu zat pada suhu tertentu di atas nol mutlak (-273°C). Oleh karena itu, daripada mendefinisikan entalpi sebagai panas total suatu zat, entalpi lebih tepat didefinisikan sebagai total energi yang tersedia suatu zat yang dapat diubah menjadi panas.

Di mana V- volume sistem. Diferensial penuh entalpi mempunyai bentuk:

Saat ini, dokumen utama yang menjelaskan persyaratan pengukuran energi panas adalah “Aturan pengukuran energi panas dan cairan pendingin”.

Peraturan menyediakan rumus rinci. Disini saya akan sedikit menyederhanakannya agar lebih mudah dipahami.

Saya hanya akan menjelaskan sistem air, karena merupakan mayoritas, dan tidak akan mempertimbangkan sistem uap. Jika Anda memahami esensinya menggunakan contoh sistem air, Anda dapat menghitung sendiri uapnya tanpa masalah.

Untuk menghitung energi panas, Anda perlu menentukan tujuan Anda. Kami akan menghitung kalori dalam cairan pendingin untuk keperluan pemanas atau untuk suplai air panas.

Perhitungan Gcal dalam sistem DHW

Jika Anda memiliki penghitung mekanis air panas(spinner) atau Anda akan menginstalnya, maka semuanya sederhana di sini. Berapa biaya yang Anda kenakan, Anda harus membayar sesuai tarif air panas yang disetujui. Tarif, masuk pada kasus ini, sudah memperhitungkan jumlah Gcal di dalamnya.

Jika Anda telah memasang unit pengukur energi panas untuk air panas, atau Anda baru akan memasangnya, maka Anda harus membayar secara terpisah untuk energi termal(Gcal) dan terpisah untuk air jaringan. Juga dengan tarif yang disetujui (RUB/Gcal + RUB/ton)

Untuk menghitung jumlah kalori yang Anda dapatkan air panas(begitu juga dengan steam atau kondensat), minimal yang perlu kita ketahui adalah aliran air panas (steam, kondensat) dan temperaturnya.

Aliran diukur dengan flow meter, suhu diukur dengan termokopel, sensor suhu, dan Gcal dihitung dengan heat meter (atau perekam panas).

Qgv = Ggv *(tgv - tkhv)/1000 = ... Gkal

Qgv - jumlah energi panas, dalam rumus ini dalam Gcal.*

Ggv - konsumsi air panas (atau uap, atau kondensat) dalam meter kubik. atau dalam ton

tgv - suhu (entalpi) air panas dalam °C **

tхв - suhu (entalpi) air dingin dalam °C ***

* bagi dengan 1000 untuk mendapatkan gigakalori, bukan kalori

** Lebih tepat mengalikannya bukan dengan perbedaan suhu (t dipanaskan - t dingin), tetapi dengan selisihnya entalpi(h gv-h xv). Nilai hgv, hhv ditentukan dari nilai rata-rata suhu dan tekanan yang diukur di stasiun pengukuran untuk periode yang dipertimbangkan. Nilai entalpi mendekati nilai suhu. Pada unit pengukuran energi panas, pengukur panas itu sendiri menghitung entalpi dan Gkal.

***suhu air dingin, juga dikenal sebagai suhu make-up, diukur pada pipa air dingin di sumber panas. Konsumen biasanya tidak memiliki pilihan untuk menggunakan opsi ini. Oleh karena itu, diambil nilai konstan yang disetujui dan dihitung: selama periode pemanasan tхв=+5 °С (atau +8 °С), selama periode non-pemanasan tхв=+15 °С

Jika Anda memiliki meja putar dan tidak ada cara untuk mengukur suhu air panas, maka untuk mengalokasikan Gcal, sebagai suatu peraturan, organisasi pemasok panas menetapkan nilai perhitungan konstan sesuai dengan dokumen peraturan dan kemampuan teknis sumber panas (ruang ketel, atau titik pemanas, misalnya). Setiap organisasi memiliki suhunya masing-masing, suhu di organisasi kami adalah 64,1°C.

Maka perhitungannya menjadi seperti berikut:

Qgv = Ggv * 64,1 / 1000 = ... Gkal

Ingatlah bahwa Anda harus membayar tidak hanya untuk Gcal, tetapi juga untuk air jaringan. Sesuai rumusnya, kita hanya menghitung Gcal.

Perhitungan Gcal dalam sistem pemanas air.

Mari kita perhatikan perbedaan penghitungan jumlah panas dengan sistem pemanas terbuka dan tertutup.

Sistem pemanas tertutup- ini adalah larangan mengambil cairan pendingin dari sistem, baik untuk suplai air panas maupun untuk mencuci mobil pribadi. Dalam praktiknya, Anda tahu caranya. Air panas untuk keperluan DHW dalam hal ini masuk melalui pipa ketiga tersendiri atau tidak ada sama sekali jika tidak disediakan DHW.

Sistem pemanas terbuka- ini adalah saat diperbolehkan mengambil cairan pendingin dari sistem untuk keperluan pasokan air panas.

Pada Sistem terbuka pendingin dapat diambil dari sistem hanya dalam kerangka hubungan kontrak!

Jika selama penyediaan air panas kita menghilangkan semua cairan pendingin, mis. semua air jaringan dan semua Gcal di dalamnya, kemudian selama pemanasan kami mengembalikan sebagian cairan pendingin dan, karenanya, sebagian Gcal kembali ke sistem. Oleh karena itu, Anda perlu menghitung berapa Gcal yang masuk dan berapa yang keluar.

Rumus berikut ini cocok untuk sistem pemanas terbuka dan tertutup.

Q = [ (G1 * (t1 - tхв)) - (G2 * (t2 - tхв)) ] / 1000 = ... Gcal

Ada beberapa rumus lagi yang digunakan dalam menghitung energi panas, tapi saya ambil rumus yang lebih tinggi, karena Menurut saya, lebih mudah untuk memahami cara kerja pengukur panas, dan mana yang memberikan hasil perhitungan yang sama seperti rumusnya.

Q = [ (G1 * (t1 - t2)) + (G1 - G2) * (t2-txv) ] / 1000 = ... Gcal

Q = [ (G2 * (t1 - t2)) + (G1 - G2) * (t1-tхв) ] / 1000 = ... Gcal

Q adalah jumlah energi panas yang dikonsumsi, Gcal.

t1 - suhu (entalpi) cairan pendingin dalam pipa suplai, °C

tхв - suhu (entalpi) air dingin, °С

G2 - aliran cairan pendingin di pipa balik, t (cub.m.)

t2 - suhu (entalpi) cairan pendingin di pipa balik, °C

Rumus bagian pertama (G1*(t1 – txw)) menghitung berapa Gcal yang masuk, rumus bagian kedua (G2*(t2 – txw)) menghitung berapa Gcal yang keluar.

Menurut rumus [3] pengukur panas akan menghitung semua Gcal satu gambar: untuk pemanasan, untuk pengumpulan air panas saat sistem terbuka, kesalahan instrumen, kebocoran darurat.

Jika di Sistem terbuka pasokan pemanas, perlu mengalokasikan jumlah Gcal yang digunakan untuk pasokan air panas, maka perhitungan tambahan mungkin diperlukan. Itu semua tergantung pada bagaimana akuntansi diatur. Apakah ada perangkat pada pipa air panas yang terhubung ke pengukur panas, atau ada meja putar di sana?

Jika ada perangkat, maka pengukur panas itu sendiri harus menghitung semuanya dan mengeluarkan laporan, asalkan semuanya dikonfigurasi dengan benar. Jika terdapat meja putar, maka Anda dapat menghitung jumlah Gkal yang digunakan untuk penyediaan air panas menggunakan rumus. . Jangan lupa untuk mengurangi Gcal yang digunakan untuk suplai air panas jumlah total Gcal menurut meterannya.

Sistem tertutup berarti cairan pendingin tidak diambil dari sistem. Terkadang perancang dan pemasang unit pengukur mengacaukan proyek dan memprogram pengukur panas dengan formula berbeda:

Q = G1 * (t1 - t2) / 1000 = ... Gkal

Qi adalah jumlah energi panas yang dikonsumsi, Gcal.

G1 - aliran cairan pendingin dalam pipa pasokan, t (cub.m.)

t1 - suhu cairan pendingin di pipa suplai, °C

t2 - suhu cairan pendingin di pipa balik, °C

Jika terjadi kebocoran (tidak disengaja atau disengaja), maka sesuai rumus heat meter tidak akan mencatat jumlah Gcal yang hilang. Formula ini tidak cocok untuk perusahaan pemasok panas, setidaknya perusahaan kami.

Meskipun demikian, ada unit akuntansi yang bekerja berdasarkan rumus perhitungan ini. Saya sendiri beberapa kali mengeluarkan instruksi kepada Konsumen untuk memprogram ulang alat pengukur panas. Mengingat ketika Konsumen membawa laporan ke perusahaan penyedia panas, TIDAK terlihat rumus apa yang digunakan untuk menghitungnya, tentu saja dapat dihitung, tetapi sangat sulit untuk menghitung semua Konsumen secara manual.

Omong-omong, dari alat pengukur panas untuk pengukuran panas apartemen-demi-apartemen yang pernah saya lihat, tidak ada satu pun yang menyediakan pengukuran aliran cairan pendingin di pipa maju dan kembali secara bersamaan. Oleh karena itu, tidak mungkin menghitung jumlah Gcal yang hilang, misalnya karena kecelakaan, serta jumlah cairan pendingin yang hilang.

Contoh bersyarat:

Data awal:

Sistem pemanas tertutup. Musim dingin.
energi panas - 885,52 gosok. / Gkal
air jaringan - 12,39 gosok. / m.cub.

Pengukur panas mengeluarkan laporan berikut untuk hari itu:

Misalkan keesokan harinya terjadi kebocoran, terjadi kecelakaan, misalnya bocor 32 meter kubik.

Pengukur panas mengeluarkan laporan harian berikut:

Kesalahan perhitungan.

Dengan sistem pemanas tertutup dan tidak ada kebocoran, biasanya laju aliran di pipa suplai lebih besar daripada laju aliran di jalur balik. Artinya, instrumen menunjukkan bahwa jumlah cairan pendingin yang masuk sedikit dan jumlah cairan pendingin yang keluar sedikit. Hal ini dianggap sebagai norma. Dalam sistem konsumsi panas, mungkin terdapat kehilangan standar, persentase kecil, noda kecil, kebocoran, dll.

Selain itu, perangkat pengukur tidak sempurna; setiap perangkat memiliki kesalahan yang diizinkan yang ditetapkan oleh pabrikan. Oleh karena itu, kebetulan dengan sistem tertutup, sejumlah cairan pendingin masuk, tetapi lebih banyak yang keluar. Hal ini juga normal jika perbedaannya masih dalam batas kesalahan yang diperbolehkan.

(lihat Aturan pengukuran energi panas dan cairan pendingin, pasal 5.2. Persyaratan karakteristik metrologi alat pengukur)

Kesalahan(%) = (G1-G2)/(G1+G2)*100

Contoh, jika error pada satu flow meter yang ditetapkan oleh pabrikan adalah ±1%, maka total error yang diperbolehkan adalah ±2%.