엔탈피 (enthalpy, H) 유도, 정의 ★

엔탈피 (enthalpy, H) 유도, 정의

 

 

만약 어떤 과정(변화, 반응)이 일정 압력 조건에서 일어나고,

(우리가 연구하는 대부분의 과정들이 이렇다.)

유일하게 한 일이 압력-부피 일(PV-work)이라면,

과정이 일어나는 동안의 열 흐름(이동)은

계의 엔탈피를 측정하면 알 수 있다.

 

그렇다면, 엔탈피는 어떻게 해서 만들어졌고,

이것의 정확한 개념은 무엇일까?

 

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▶ 참고: 제5장 열화학. 목차

[ https://ywpop.tistory.com/15205 ]

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From 열역학 제1법칙 ... & ... 화학적 일

ΔE = q + w ... & ... w = -PΔV

q = ΔE + PΔV ... ①

 

 

 

A. 부피가 일정할 때의 열 흐름(이동), q_V

 

From ①식, q_V = ΔE + PΔV

부피가 일정하므로, ΔV = 0

따라서 ①식은

q_V = ΔE

 

( 참고: 일정 부피 열계량법 https://ywpop.tistory.com/5197 )

 

 

반응형

 

 

B. 압력이 일정할 때의 열 흐름(이동), q_P

지구상에서 일어나는 대부분의 물리적/화학적 변화는

일정한 대기압력 하에서 일어난다.

 

From ①식, q_P = ΔE + PΔV

압력이 일정하므로, ①식은 다음과 같이 처리할 수 있다.

 

q_P = ΔE + PΔV

= ΔE + Δ(PV)

= Δ(E + PV)

 

 

 

여기서 ‘E + PV’를 간단히 나타내기 위해,

새로운 열역학 함수를 만들어 정의하였다.

Let, H = E + PV

( 또는 H = U + PV )

라 정의하고,

H의 이름을 엔탈피(enthalpy)라고 부르기로 한 것이다.

 

 

 

따라서

q_P = Δ(E + PV)

q_P = ΔH

 

⇨ 엔탈피 변화(ΔH)는 일정 압력 조건에서,

어떤 반응이 일어날 때, 계가 얻은 열 또는 잃은 열과 같다.

이 때문에 엔탈피를 반응열이라고 부르기도 한다.

엔탈피(ΔH) ≡ 반응열(q)

( 왜냐하면, 자연에서 일어나는 변화 또는 일반적인 반응 조건이

일정 압력 조건이기 때문이다. )

( 가령, 당신이 4층에 있는 화학 실험실에서 어떤 실험을 할 때,

당신이 실험을 하는 동안 실험실의 압력은 변하지 않는다, 거의 일정하다. )

 

( 참고: 일정 압력 열계량법 https://ywpop.tistory.com/3038 )

 

 

 

▶ 계의 엔탈피 = 계의 반응 엔탈피

▶ 엔탈피 = 반응 엔탈피

▶ 엔탈피 = 반응열

 

 

 

 

[참고] 반응열은 반응물(또는 생성물)의 양에 따라 다르므로,

보통 반응물(또는 생성물)의 몰수로 나눠 준다.

그러면 1몰이라는 기준에 대한 반응열이 되므로,

다른 실험 또는 자료와 비교가 가능하다.

 

[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/5414 ] 헤스의 법칙. N2O4(g)의 반응열 계산

 

 

 

 

[ 관련 글 https://ywpop.tistory.com/5604 ] 엔탈피 미분. H = E + PV 미분

 

[ 관련 글 https://ywpop.tistory.com/12713 ] 가역과정, 일정압력 조건에서, ΔH = Q 증명(유도). q_rev = ΔH

 

 

 

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