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O que é entalpia e qual seu significado físico?
O que é entalpia e qual seu significado físico?
Passo 1
O enunciado pede para definir o que é entalpia e explicar seu significado físico. Esse tema pertence à Termodinâmica e, para responder, vamos usar a definição de função de estado, a Primeira Lei da Termodinâmica e a interpretação de calor em processos a pressão constante.
Passo 2
Definimos entalpia como a soma da energia interna do sistema com o produto pressão-volume. Em forma matemática,
onde
é a entalpia,
a energia interna,
a pressão e
o volume. Como
,
e
são variáveis de estado,
também é uma função de estado.
Passo 3
Para entender o papel da entalpia em trocas de calor, derivamos
. Da Primeira Lei temos
e
Somando essas duas expressões:
Em um processo à pressão constante (
), fica
ou seja, a variação de entalpia é igual ao calor trocado a pressão constante.
Passo 4
Físicamente,
representa não só a energia interna armazenada nas moléculas, mas também a energia necessária para “fazer espaço” no ambiente, deslocando-o sob pressão
. Em sistemas de fluxo contínuo (como turbinas ou trocadores de calor), a entalpia por unidade de massa indica a energia total transportada pelo fluido.
Resposta
A entalpia é uma função de estado definida por
e, fisicamente, sua variação
corresponde ao calor trocado em processos a pressão constante. Além disso, ela expressa a energia interna mais a energia de deslocar o ambiente, sendo útil para analisar sistemas de fluxo e trocas de calor a
.