Enthalpy là gì?
Enthalpy (ký hiệu H) là một hàm trạng thái nhiệt động học, biểu thị tổng lượng nhiệt chứa trong một hệ. Nó được định nghĩa bằng nội năng của hệ (U) cộng với tích của áp suất (P) và thể tích (V). Enthalpy đặc biệt hữu ích trong hóa học và kỹ thuật, bởi vì ở áp suất không đổi, độ biến thiên enthalpy chính bằng lượng nhiệt mà hệ trao đổi với môi trường xung quanh.
Cách sử dụng máy tính
Trước tiên hãy chọn chế độ tính. Chọn Enthalpy (\(H = U + PV\)) để tìm enthalpy tuyệt đối từ nội năng, áp suất và thể tích của hệ. Chọn Độ biến thiên enthalpy (\(\Delta H = \Delta U + P\Delta V\)) cho một quá trình diễn ra ở áp suất không đổi — khi đó bạn nhập độ biến thiên nội năng và độ biến thiên thể tích. Hãy nhập các giá trị theo đơn vị SI: nội năng tính bằng joule (J), áp suất tính bằng pascal (Pa) và thể tích tính bằng mét khối (m³). Kết quả trả về sẽ tính bằng joule.
Giải thích công thức
Công thức định nghĩa là $$H = \text{U (J)} + \text{P (Pa)} \cdot \text{V (m}^3\text{)}$$ Số hạng \(P \cdot V\) thể hiện công dịch chuyển (flow work) — tức là năng lượng cần thiết để tạo chỗ cho hệ ở áp suất P. Đối với một quá trình ở áp suất không đổi, dạng vi phân của công thức trở thành $$\Delta H = \text{\$\Delta\$U (J)} + \text{P (Pa)} \cdot \text{\$\Delta\$V (m}^3\text{)}$$ Đây chính là lý do ΔH được xem là nhiệt phản ứng ở áp suất không đổi.
Ví dụ minh họa
Giả sử một chất khí có nội năng U = 1000 J ở áp suất P = 101.325 Pa và chiếm thể tích V = 0,01 m³. Số hạng áp suất–thể tích sẽ là $$101.325 \times 0{,}01 = 1013{,}25 \text{ J}$$ do đó enthalpy bằng $$H = 1000 + 1013{,}25 = \mathbf{2013{,}25 \text{ J}}$$
Câu hỏi thường gặp
Nên dùng đơn vị nào? Hãy dùng đơn vị SI (J, Pa, m³) để có kết quả tính bằng joule. Nếu bạn dùng lẫn lộn các đơn vị khác (ví dụ atm và lít) thì cần quy đổi trước khi tính.
Vì sao giá trị enthalpy có thể rất lớn? Bởi vì áp suất tính bằng pascal thường là những con số rất lớn; 1 atm ≈ 101.325 Pa, nên ngay cả thể tích nhỏ cũng tạo ra số hạng \(P \cdot V\) đáng kể.
ΔH có bằng nhiệt không? Ở áp suất không đổi và khi không có công nào ngoài công giãn nở, ΔH bằng đúng lượng nhiệt mà hệ hấp thụ hoặc tỏa ra.
