Enthalpie und Wärmekapazität

Die Enthalpie H ist eine Zustandsfunktion, die die innere Energie eines Systems mit Druck und Volumen kombiniert.

Die Änderung der Enthalpie entspricht der vom System bei konstantem Druck aufgenommenen oder freigesetzten Wärme.

Betrachten wir zwei Zylinder, A und B, die ein ideales Gas enthalten, aber unter unterschiedlichen Bedingungen.

Zylinder A ist versiegelt, sodass beim Erhitzen die gesamte zugeführte Wärme die innere Energie des Systems erhöht. Zylinder B hingegen ermöglicht beim Erhitzen Ausdehnung und nutzt Wärme sowohl für die Arbeit als auch für die Erhöhung der inneren Energie des Systems.

Für Zylinder A, der mit konstantem Volumen arbeitet, steigt die Innenenergie mit der Temperatur. Für Zylinder B, der unter konstantem Druck gehalten wird, entspricht die zugeführte Energie der Änderung der Enthalpie, die ebenfalls mit der Temperatur zunimmt.

Ein Diagramm von Enthalpie versus Temperatur zeigt, dass die Enthalpie eines Systems zunimmt, wenn seine Temperatur bei konstantem Druck steigt. Die Steigung der Tangente zu dieser Kurve gibt die Wärmekapazität bei konstantem Druck C_p an.

Ebenso zeigt ein Diagramm der inneren Energie versus Temperatur, dass die innere Energie bei konstantem Volumen zunimmt, und die Steigung ihrer Tangente definiert die Wärmekapazität bei konstantem Volumen, C_v.