آنتالپي

همه کم و بيش درکي شهودي از مفاهميم گرما ، فشار و حتي انرژي دروني داريم اما به نظر مي رسد در خصوص مفهوم فيزيکي آنتالپي اين گونه نباشد! براي نزديک شدن به اين درک ، قانون اول ترموديناميک را در نظر بگيريد. همان طور که مي دانيم اين قانون  در واقع بياني است از قانون پايستگي انرژي و با اين توضيح اضافي که گرما نيز صورتي از انرژي است. اين قانون را به طور کمي به صورت dQ=dU+dW بيان مي کنند که در آن d معرف تفاضل يا اختلاف است. همچنين کميت هاي W,U,Q به ترتيب گرما ، انرژي دروني و کار را نشان مي دهند. هر گاه در فشار ثابت حجم دستگاهي به مقدار کوچکي تغيير کند، دستگاه به اندازه ي dW=PdV روي محيط کار انجام مي دهد و يا بر عکس از طرف محيط روي دستگاه کار انجام مي شود. حال فرض کنيد در يک فرايند هم فشار انرژي دروني و حجم دستگاهي تغيير کند. در اين صورت به کمک قانون اول ترموديناميک و رابطه ي کار در فرايند هم فشار به سادگي به رابطه ي (dQ=d(U+PV مي رسيم که کميت داخل پرانتز يعني U+PV را با H نشان مي دهند و آن را آنتالپي مي نامند. در اين صورت داريم dQ=dH . بنابراين ، هرگاه  فرايندي هم فشار بر روي دستگاهي انجام شود گرماي داده شده يا گرفته شده از دستگاه با تغيير انتالپي آن برابر است. از همين رو آنتالپي را محتواي گرمايي دستگاه نيز مي نامند! از آنجا که در شيمي و مهندسي بيشتر فرايندها در فشار ثابت انجام مي شود مفهوم آنتالپي کاربرد زيادي دارد.

 تعريف آنتالپي
آنتالپي سيستم، تابعي ترموديناميکي است که با مجموع انرژي دروني سيستم و حاصلضرب حجم در فشار آن (در فشار ثلبت) در محيط سيستم، هم ارز است. به عبارت ديگر گرماي جذب شده بوسيله واکنشي که در فشار ثابت انجام مي‌گيرد، برابر با تغيير آنتالپي سيستم است. آنتالپي، همانند انرژي داخلي، تابعي از حالت سيستم و مستقل از راهي است که به آن حالت مي‌رسد.
 

انتروپي چيست؟
انتروپي پخش شدن خود به خودي انرژي را نشان مي دهد: در يک دماي خاص،چه مقدار انرژي در يک فرآيند پخش مي شود يا با چه وسعتي پخش مي شود.
ΔS =ΔHfusion/T or ΔHvaporization/T
بعبارت ديگر انتروپي (S) کميتي ترموديناميکي است که اندازه‌اي براي درجهٔ بي‌نظمي در هر سيستم است. هر چه درجهٔ بي‌نظمي بالاتر باشد، آنتروپي بيشتر است. بنابراين براي يک مادهٔ معين در حالت تعادل دروني کامل  داريم:
انتروپي جامد < انتروپي مايع < انتروپي گاز
ميزان کارتورگي يا بي‌نظمي يک سيستم که به عنوان معيار خودبخودي واکنش بکار مي‌رود، آنتروپي ناميده مي‌شود که برحسب  J/K.mol  بوده و با S نمايش داده مي‌شود.
 
قانون دوم ترموديناميک و آنتروپي
قانون اول ترموديناميک به معرفي انرژي دروني  U  منجر شد. اين کميت تابع حالتي است که بر مبناي آن، مجاز بودن يک فرآيند مورد قضاوت قرار مي‌گيرد و ‌بيان مي‌دارد که فقط تحولاتي مجاز است که انرژي داخلي کل سيستم منزوي، ثابت بماند. قانوني که ملاک خودبخودي بودن را مشخص مي‌سازد (قانون دوم ترموديناميک) ، برحسب تابع حالت ديگري بيان مي‌شود. اين تابع حالت، آنتروپي  S  است.
 ملاحظه خواهيم کرد که بر مبناي آنتروپي قضاوت مي‌کنيم که آيا يک حالت بطور خودبخودي از حالت ديگري قابل حصول مي‌باشد. در قانون اول با استفاده از انرژي داخلي، تحولات مجاز مشخص مي‌شود (آنهايي که انرژي ثابت دارند). از قانون دوم با استفاده از آنتروپي ، تحولات خودبخودي از بين همان فرآيندهايي مشخص مي‌شود که بر مبناي قانون اول مجاز مي‌باشد.