Ενθαλπία και εντροπία

[mavlamemos]

στο wikipedia εχω ψαξει αλλα δεν βρηκα και ιδιαιτερη ακρη.θα προσπαθησω να βρω.βεβαια οποιος μπορει να μου πει κατι θα ημουν ευχαριστημενος.

[CostasV]

Μπορει καποιος να εξηγησει τι ειναι και πως μας βοηθανε γενικοτερα και αν μπορει να δωσει και μερικους ορισμους?

Πολλοί μπορούν να προσπαθήσουν αλλά πολύ λίγοι θα τα καταφέρουν καλύτερα από τα σχετικά άρθρα της wikipedia ή των βιβλίων της σχολής σου.

Μπορείς να θέσεις συγκεκριμένες απορίες σε συγκεκριμένο ορισμό ή σε συγκεκριμένο παράδειγμα;

[mavlamemos]

Π.χ. λεγαμε στους ατμολεβητες για την αυξηση την εντροπιας του συστηματος και οτι το νερο οταν εχει μεγαλυτερη εντροπια απορροφαει περισσοτερα ποσα ενεργειας και μεταφερει παερισσοτερη θερμοτητα.Θελω να καταλαβω που χρησιμοποιουνται π.χ. την εντροπια την συνανταμε εκει και οριζεται ως αυτο και το αντιστοιχο για την ενθαλπια.Γενικοτερα θελω να μαθω γι αυτα.οσο για τα ebooks εψαξα και δεν βρηκα κατι ιδιαιτερο.... Παντως σας ευχαιστω για το χρονο σας.

[CostasV]

...και οτι το νερο οταν εχει μεγαλυτερη εντροπια απορροφαει περισσοτερα ποσα ενεργειας και μεταφερει παερισσοτερη θερμοτητα

 

 

 

Δεν συνηθίζουμε να χρησιμοποιούμε την εντροπία στην μεταφορά θερμότητας στην πράξη στους ατμολέβητες. Οπότε η σύνδεση εντροπίας και ικανότητας μεταφοράς θερμότητας δεν είναι και η καλύτερη για να καταλάβουμε την μετάδοση θερμότητας.

 

 

Αυτό που ίσως είναι ευκολότερο να καταλάβει κάποιος είναι ότι

1. ο πάγος χρειάζεται περίπου 2 kJ για να ανεβεί η θερμοκρασία ενός κιλού κατά 1 degK

2. το υγρό νερό χρειάζεται περίπου 4,18 kJ για το ίδιο πράγμα, και

3. ο ατμός χρειάζεται περίπου 2 kJ για το ίδιο πράγμα

 

Η ικανότητα ενός σώματος να απορροφά ενέργεια είναι συνάρτηση της μάζας του, της αρχικής και τελικής θερμοκρασίας (όταν δεν λαμβάνει χώρα αλλαγή φάσης) , και τέλος της θερμοχωρητικότητάς του.

 

Η σχέση θερμοχωρητικότητας και εντροπίας δίνεται από την σχέση

[nomad]

Ξεκαθαρίζω πως τα έψαξα για να τα θυμηθώ, επομένως τυχόν λάθη κ.λ.π.

 

Για αρχή δες το παρακάτω, που δεν αναφέρεται ως θερμοδυναμική για μηχανικούς αλλά τελικά είναι αρκετά κοντά.

http://www.metal.ntua.gr/uploads/2182/Thermodynamics.ppt

 

 

Αν κατάλαβα καλά σε ενδιαφέρει να αποκτήσεις φυσική εποπτεία των εννοιών αυτών.

 

Η ενθαλπία δείχνει την ποσότητα μεταβολής της ενέργειας, της μεταβολής δηλαδή που υφίσταται ένα σύστημα σε μια αντίδραση.

Είναι το άθροισμα εσωτερικής ενέργειας και μηχανικού έργου h=u+pv .

Το πρώτο θερμοδυναμικό αξίωμα που αφορά τη διατήρηση της ενέργειας παρόλες τις μετατροπές της από μια μορφή σε άλλη, σε ανοικτά συστήματα είναι γνωστό ως θεώρημα της ενθαλπίας.

 

Επίσης από http://www.livepedia.gr/index.php/Ενθαλπία

Συνάρτηση που χρησιμοποιείται στη Θερμοδυναμική κατά τις μεταβολές, σε σταθερή πίεση, ενός φυσικού συστήματος. Η ενθαλπία (Η) είναι ίση με το άθροισμα εσωτερικής ενέργειας Ε ενός φυσικού συστήματος και του γινόμενου του όγκου V επί την πίεση P του εξεταζόμενου συστήματος. Δηλαδή: Η = Ε+P.V. Εσωτερική ενέγεια ενός φυσικού συστήματος λέγεται η

συνολική κινητική και δυναμική ενέργεια την οποία περικλείουν όλα τα μόρια του συστήματος. Στη Θερμοδυναμική αποδεικνύεται πως όταν ένα σύστημα μεταβάλλεται έτσι, ώστε η πίεση να παραμένει σταθερή (π.χ. ισοβαρής μεταβολή ενός αερίου), η διαφορά της ενθαλπίας μεταξύ της αρχικής και τελικής καταστάσεως δίνει το ολικό ποσό θερμότητας το οποίο απορρόφησε ή απέδωσε το σύστημα κατά τη μεταβολή αυτή. Αν η μεταβολή γίνει υπό σταθερό όγκο, τότε το ποσό αυτό της θερμότητας δίνεται από τη μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας του συστήματος.

 

 

Η εντροπία μαλλον είναι ευκολότερη στην κατανόηση:

 

Η εντροπία καθορίζεται από την αταξία που επικρατεί σε ένα σύστημα. Π.χ. αν θερμάνεις αέριο σε σταθερό όγκο τότε η θερμοκρασία του άρα η ταχύτητα των μορίων του αυξάνεται. Εξαιτίας της άυξησης της ταχύτητας αυξάνει και η

αβεβαιότητα για τον προσδιορισμό της θέσης των μορίων.

Αν ψύξεις το αέριο στο απόλυτο μηδέν τότε οι ταχύτητες των μορίων μηδενίζονται και μπορείς να προσδιορίσεις τις θέσεις τους. Τότε η εντροπία είναι μηδέν.

Η πρόσδοση μηχανικής ενέργειας δεν αυξάνει την εντροπία σε αντίθεση με την πρόσδοση θερμότητας.

 

Μια βασική χρήση των μεγεθών αυτών είναι η γραφική παράσταση των μεταβολών θερμοδυναμικών συστημάτων και κύκλων σε διαγράμματα Τ-s ή h-s αντί p-v για την ευκολότερη μέτρηση του παραγόμενου έργου.

 

 

---------

 

 

Για λόγους πληρότητας να αναφέρω ότι η εντροπία ως έννοια υπάρχει (μεταγενέστερη βέβαια) στη θεωρία πληροφοριών και στα τηλεπικοινωνιακά συστήματα και ορίζεται ως η μέση ποσότητα πληροφορίας που μεταφέρεται από κάθε σύμβολο ενός μηνύματος που μεταδίδεται από ένα τηλεπικοινωνιακό κανάλι.

 

Έστω μια πηγή που εκπέμπει δύο σύμβολα με πιθανότητες p και (1-p) αντίστοιχα.

Η εντροπία Η για την πηγή αυτή είναι:

Η= p log2(1/p) + (1-p) log2(1/(1-p)) bits/symbol.

Η μέγιστη τιμή του Η είναι όταν p=1/2 και τότε Η=1 bit/symbol.

 

Γενικά για μια πηγή που εκπέμπει ένα αλφάβητο Μ συμβόλων, η μέγιστη εντροπία επιτυγχάνεται όταν οι πιθανότητες των συμβόλων είναι ίσες και τότε η Hmax=log2(M) bits/symbol.

 

Αν μια πηγή εκπέμπει συνεχώς το ίδιο σύμβολο, τότε η εντροπία της πηγής αυτής είναι 0, δηλαδή δε μεταφέρει καμμία ποσότητα πληροφορίας.

Αυτό είναι απολύτως λογικό, εφόσον ξέρουμε τι θα ακούσουμε δε χρειάζεται να το ακούσουμε.

 

Η έννοια της εντροπίας λοιπόν είναι ανάλογη με αυτήν στη θερμοδυναμική, ως μέτρο της αταξίας του συστήματος.

[mavlamemos]

 

Αν κατάλαβα καλά σε ενδιαφέρει να αποκτήσεις φυσική εποπτεία των εννοιών αυτών.

 

Πραγματι αυτο με ενδιαφερει.παντα ακουγα γιαυτες τις εννοιες στη σχολη και ποτε δεν καταλαβαινα τι ειναι γιατι οπως προειπα...

Σας ευχαριστω παντως για τις απαντησεις σας.Με κατατοπισανε ως προς τις εννοιες και τι ειναι το καθενα απο αυτα και εβγαλα οχι μια αλλα πολλες ακρες.

[George T.]

Παιδιά θυμάμαι σε ένα βιβλίο θερμοδυναμικής έναν ορισμό για την εντροπία ότι είναι το μέγεθος της αταξίας του σύμπαντος. Όταν το είχα ψάξει είδα ότι ήταν απο τους πιο δύσκολους ορισμους της θερμοδυναμικής που μπορείς να κατανοήσεις

[MScTroGrigoris]

Να προσθέσω και εγώ στα προηγούμενα:

1)Ο όρος ενθαλπία δεν έχει κάποια ιδιαίτερη φυσική έννοια, παρά μόνο ότι είναι μια ιδιότητα της μάζας ενός θερμοδυναμικού συστήματος και ισούται με τον όρο U+ΡV, όπου Ε η εσωτερική ενέργεια και ΡV το γινόμενο που εκφράζει μηχανικό έργο σε KJ.

Στην πράξη χρησιμοποιείται για να βρεθεί έμμεσα η εσωτερική ενέργεια U που δεν συμπεριλαμβάνεται συνήθως σε πίνακες θερμοδυναμικών ιδιοτήτων.

Αξίζει να σημειωθεί ότι η εκτεταμένη χρήση της ως θερμοδυναμική ιδιότητα οφείλεται στον Richard Mollier, ο οποίος διαπίστωσε πόσο σημαντικό ήταν το μέγεθος U+PV στους στροβίλους υδρατμών και έτσι έγιναν τα γνωστά διαγράμματα των ιδιοτήτων ατμού που φέρουν το ονομά του.

Και επειδή λίγη ιστορία δεν έβλαψε ποτέ κανένα, ο Mollier ανέφερε αρχικά το μέγεθος U+PV ως θερμικο περιεχόμενο ή ως ολική θερμότητα, αλλά επειδή αυτοί οι δυο όροι δεν ήταν πολύ δόκιμοι με τη σύγχρονη ορολογία της θερμοδυναμικής αντικαταστάθηκαν το 1930 απο τον όρο ενθαλπία απο το αρχαίο ρήμα ενθάλπω που σημαίνει θερμαίνω.

Ικανοποιητική απάντηση στο ερώτημα τι είναι εντροπία δεν είναι δυνατό να δοθεί διότι δεν είναι μονοσήμαντη έννοια. Παρόλα αυτά δεν υποβιβάζεται η χρησιμότητά της λόγω της αδυναμίας να την περιγράψουμε για πρακτικά προβλήματα θερμοδυναμικής.

2)Η εντροπία μπορεί να θεωρηθεί ως ενα μέτρο της μικροσκοπικής αταξίας των μορίων ενός θερμοδυναμικού συστήματος, διότι καθώς η αταξία ενός συστήματος αυξάνεται οι θέσεις των μορίων γίνονται ολό και πιο απρόβλεπτες. Για αυτό η εντροπία είναι μικρότερη στα στερεά απο ότι στα αέρια. Επιπλέον κατα τη διάρκεια μιας πραγματικής διεργασίας που δεν είναι αντιστρεπτή αναγκαστικά η ολική εντροπία αυξάνει σαν απόρροια του δεύτερου θερμοδυναμικού αξιώματος.

Πρακτικά για τους μηχανικούς δεν έχει σημασία τόσο η ολική εντροπία όσο οι μεταβολές της, διότι καθορίζουν μεταβολές αλλών σημαντικών θερμοδυναμικών ιδιοτήτων.

[alfie]

Θα ξεφύγω απο τις μεγαλεπήβολες επιστημονικές επεξηγήσεις που σίγουρα αρμόζουν στο θέμα, και θα απαντήσω απλά και πρακτικά:

 

-Η ενθαλπία είναι ένα μέγεθος που σχετίζεται με την ενέργεια ενός συστήματος και δεν είναι παρα ένα καθαρά λογιστικό μέγεθος(γι αυτό και δημιουργεί τόση σύγχυση, δεν είναι χειροπιαστό)

 

-Η εντροπία αποτελεί ένα μέτρο των απωλειών ενός συστήματος(πχ σε ένα συμπιεστή, η εντροπία αυξάνει επειδή η μεταβολή της συμπίεσης δεν είναι ιδανική-ισεντροπική).

[CostasV]

-Η ενθαλπία είναι ένα μέγεθος που σχετίζεται με την ενέργεια ενός συστήματος και δεν είναι παρα ένα καθαρά λογιστικό μέγεθος(γι αυτό και δημιουργεί τόση σύγχυση, δεν είναι χειροπιαστό)

 

 

Νομίζω είναι το πιο "χειροπιαστό" μέγεθος που αντιπροσωπεύει την ενέργεια που μπορεί να δώσει ή να πάρει ένα σύστημα, τουλάχιστον στις μηχανολογικές εφαρμογές που συνήθως σχετίζονται με θερμότητα και μηχανικό έργο. Και πολλές φορές η σύγχυση προκύπτει από το ότι δεν ανταλλάσεται θερμότητα (οπότε η μεταβολή ενθαλπίας σχετίζεται με μεταβολή μηχανικού έργου) ή δεν ανταλλάσεται μηχανικό έργο (οπότε η μεταβολή ενθαλπίας σχετίζεται με μεταβολή θερμοκασίας). Εξάλλου, όπως αναφέρει και ο nomad

 

Η ενθαλπία δείχνει την ποσότητα μεταβολής της ενέργειας, της μεταβολής δηλαδή που υφίσταται ένα σύστημα σε μια αντίδραση.

Είναι το άθροισμα εσωτερικής ενέργειας και μηχανικού έργου h=u+pv .

Το πρώτο θερμοδυναμικό αξίωμα που αφορά τη διατήρηση της ενέργειας παρόλες τις μετατροπές της από μια μορφή σε άλλη, σε ανοικτά συστήματα είναι γνωστό ως θεώρημα της ενθαλπίας.