等温過程のエンタルピーゼロの変化はなぜですか?

等温過程のエンタルピーゼロの変化はなぜですか?
Anonim

エンタルピーの変化は理想気体のみからなる等温過程ではゼロです。

理想気体の場合、エンタルピーは のみ 温度。等温過程は定義により一定温度である。従って、理想気体のみを含む等温過程では、エンタルピーの変化はゼロである。

以下は、これが真実であることの証明です。

から マックスウェルリレーション 熱力学的に閉じた系における可逆過程のエンタルピー

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

どこで #T#, #S#, #V#、そして #P# はそれぞれ温度、エントロピー、体積、圧力です。

修正したら #(1)# 一定温度で圧力を無限に変化させることで、次のようになります。

#((delH)/(delP))_ T = T((delS)/(デルカラー(赤)(P)))_(カラー(赤)(T))+ Vキャンセル((((delP)/(delP)) _T)^(1)# # "" bb((2))#

では、エントロピーの項を調べてください。 圧力 一定に 温度.

ギブスの自由エネルギー の関数です 温度 そして 圧力 から その 熱力学的に閉じた系における可逆過程に対するMaxwell関係

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

ギブスの自由エネルギーは(他の熱力学関数と同様に)状態関数なので、その相互微分係数は等しくなります。

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

利用する #(4)##(2)#、 我々が得る:

#色(緑色)(バー(| ul( ""((delH)/(delP))_ T = -T((delV)/(delT))_P + V "" |))) # "" bb((5))#

この関係は 完全に一般的な は等温過程における圧力の変化によるエンタルピーの変化を記述する。

理想性の仮定は、 理想ガス法, #bb(PV = nRT)#.

したがって、 #V =(nRT)/ P#、そして #(5)# になります:

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

#= - (nRT)/ Pキャンセル((d)/(dT)T _P)^(1)+(nRT)/ P#

#=色(青)(0)#

このように、 理想的なガス 一定温度では、それらのエンタルピーは変化しません。言い換えれば、理想的な気体の場合、エンタルピーは温度の関数にすぎないことを示しました。