내부에너지와 엔탈피

1 내부에너지

 1) 내부에너지의 정의

   - ΔU=Q−W
   - ΔU=Q-PΔV
   - U= 3/2nRT

 2) 내부에너지의 계산

   - 내부에너지는 분자의 분자운동에너지에 기인한다.
     * KE=N(0.5mv^2)=3/2NkT
     * k : 볼츠만상수
     * N : 기체분자 총 수
   - ΔU∝ΔT∝ΔKE
     * 기체의 내부에너지 변화량은 온도의 변화와 비례한다.
     * 기체분자의 온도변화는 분자의 운동에너지 변s화량에 비례한다.
     * 기체분자의 운동에너지는 온도에 비례하고 이는 내부에너지의 증가를 의미한다.

 3) 내부에너지의 특징

   - 특정한 물질이 가지는 고유한 에너지.
   - 내부에너지의 값은 측정할 수 없다.(에너지 값이 지속적으로 변하기 때문)
   - 외부 자극에 의한 내부에너지 변화량은 측정할 수 있음.

2 엔탈피(enthalpy, H)

 1) 엔탈피의 정의

   - U=Q-W → Q=U+W → dq = du+vdP+pdV

   - H=U+PV

     * 열역학 상태량의 조합 형태, 종량성 상태량, 점함수, 경로에 무관

     * dh = du+Pdv+vdP = δq+vdP

 2) 엔탈피의 특징

   - 일반적인 화학 실험에서 부피가 일정한 환경은 조성하기 어렵다. 다만 일정한 압력(1기압)의 환경은 조성하기 용이하여 사용됨. 엔탈피를 이용해 내부에너지를 구할 수 있다.

     * δq = dh-vdP = du+Pdv
   - 일정한 압력에서의 압력변화가 없으므로 엔탈피의 변화는 열로만 알아낼 수 있다.
   - 내부에너지는 언제나 엔탈피보다 작은데 이는 내부에너지가 일과 열을 모두 고려해야하는 개념인데 반해 엔탈피는 열만 고려하면 되는 개념이기 때문