Enthalpy   엔탈피, 엔탈피 변화

(2018-03-12)
1. `엔탈피 (Enthalpy) H` 및 `엔탈피 변화 ΔH`

  ㅇ 엔탈피 (Enthalpy)
     - 일정 압력 하에서, 어떤 열역학적 계(系)가 포함하는 총 열 에너지

     - 일정 압력 하에서, 화학적 변화(화학 에너지 변동)와 관련되는 열역학변수 (반응열)
        . 통상, 대기압과 같은 일정 압력을 갖는 열린 용기에서 진행되는 반응을 대상으로 함

  ㅇ 엔탈피 변화 ΔH 
     - 일정 압력 하에 주위 사이에 주고받는 열량 = 열 에너지 변화

     - 여기서, 역학적 관점의 PV 일(압력 부피  W = - PΔV)을 측정할 필요가 없도록,
        . 다음 처럼 제한시킴
           .. 처음과 최종 상태 만을 고려한 열역학적 과정
           .. 압력이 일정할 때로 국한
        . 따라서, 에너지 관점에 만 집중케 함

     - 결국, 엔탈피 변화는,
        . 일정 압력 하에서, 흡수 또는 방출한 열량(반응열)과 같아지도록 정의하게 됨


2. `엔탈피 H` 및 `엔탈피 변화 ΔH` 정의

  ㅇ 계에 가해지는 일 에너지(W) 및 열 에너지(Q)는 계의 내부에너지의 변화(ΔU)를 초래
     -   ΔU = W + Q

  ㅇ 이때, 일정 압력(P) 하에 전달된 열량 Q는, 계의 내부에너지에서 계가 받은 일(W)을 빼면 됨
     -  즉, (Q = ΔU - W)

  ㅇ 여기서, 엔탈피 변화(ΔH)를 계가 받은 열 에너지(Q)로써 정의하면,
     -   Q = ΔU - W = ΔU + P ΔV = Δ(U + P V) = ΔH
        . Q : 열량
        . U : 내부 에너지, ΔU : 내부 에너지 변화
        . P : 외부 압력 (일정)
        . V : 부피, ΔV : 부피 변화
        . P V : 압력 부피  (압력과 부피의 곱으로 표현된  W = - P ΔV)
        . H : 엔탈피 = (U + P V)
                     = (U + P/ρ)
           .. P/ρ : 유동 에너지/유동 
              (유체를 움직이고, 유동 유지를 위해 필요한 단위 질량에너지)
        . U,P,V,H : 모두 상태함수 임
           .. (상태함수 : 중간 과정이 어떻든 상관없이, 처음과 최종 상태에 만 의존)

  ㅇ 엔탈피 변화의 의미
     - ΔH : 엔탈피 변화 = ΔU + P ΔV = Δ(U + P V) = Q
        . 엔탈피 변화는, 일정 압력(P) 하에서 흡수 또는 방출한 열량 Q와 같음
            .. 흡열적 ΔH > 0  (엔탈피 증가)
            .. 발열적 ΔH < 0  (엔탈피 감소)

     * 결국, 엔탈피 변화는, 
        . 일정 압력 하에 열에너지를 흡수/방출하면서, 부피 변화를 반영토록, 보정된 내부 에너지

  ㅇ 엔탈피 단위 : 에너지 단위와 같음


3. 엔탈피 특징

  ㅇ 보정된 내부 에너지
     - 엔탈피 변화는, 화학반응에서, 
        . 일정 압력 하에 흡수 또는 방출된 열에너지에다가, 
        . 부피 변화(팽창 일)까지 반영한 보정된 내부 에너지열역학변수(열역학적 상태량) 중 하나로써, 
     - 물질의 양에 비례하는 종량적 상태량

  ㅇ 경로에 의존 않는 상태 함수(즉, 점 함수 )
     - 중간 과정이 어떻든 상관없이, 처음과 최종 상태에 만 의존

  ㅇ 엔트로피,압력,입자수의 함수로 나타낼 수 있음

  ㅇ 측정 가능한 량
     - 계의 열용량온도 변화를 곱하여 측정될 수 있는 량 (Q = C ΔT)


4. [화학반응,화학결합]

  ※ ☞ 결합 엔탈피, 반응 엔탈피 참조
     - 화학결합을 분리/해리하는데 필요한 엔탈피 변화(에너지 변화)


[열역학 1법칙] 1. 열역학 1법칙 2. 내부 에너지 3. 엔탈피 4. 열용량,비열
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