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¿QUÉ ES LA ENTALPÍA Y PARA QUÉ SIRVE? | EXPLICACIÓN Y EJEMPLO

Todos los días nos encontramos con esta palabra tan extraña, y hoy queremos saber qué es.

La entalpía es una cantidad.

¿Una cantidad de qué?

Una cantidad que engloba la energía interna de un sistema termodinámico y el producto de su presión y volumen.

¿Por qué?

Porque sí.

Porque así se ha decidido.

Al estudiar un montón de procesos, se observó que muchas veces aparecía la suma U + pV.

Entonces se le dió un nombre.

Y desde ese momento se define la entalpía como la suma de la energía interna de un sistema y el producto p x V de esta.

Sí, muy bien.

Pero me gustaría poder visualizar la entalpía.

¿Qué representa la entalpía?

Representa la energía invertida para crear un sistema termodinámico y la energía invertida para que este sistema pueda ocupar el lugar que ocupa.

Ejemplo para comprender la entalpía

Supongamos una taza de café en la terraza como sistema termodinámico.

Para que esa taza de café exista, hemos debido coger energía del universo, y crear esa taza de café, que no es otra cosa que una combinación químico-energética de cosas.

Energía que constituye átomos y moléculas que constituyen la taza de café caliente.

Ok.

Pero aparte, hemos debido invertir energía para crear un espacio para que esa taza de café pueda estar ahí.

Hemos tenido que desplazar lo que había antes en esa parte del universo, para poner ahí nuestro sistema.

De ahí el producto entre presión y volumen.

Pues esas dos cosas juntas, son la entalpía.

Otra forma de verlo puede ser el contrario:

Si destruimos un sistema termodinámico, no se liberaría solo esa energía, sino la energía asociada al espacio físico que este estaba ocupando.

Pues la energía total que se liberaría al destruir mi taza de café es equivalente a la energía que este tenía, los enlaces químicos entre los átomos que componían todos los materiales y la energía asociada al espacio físico que ocupaba la taza, que ahora podrá pasar a ser ocupado por otra cosa.

Y todo eso, es lo que representa la entalpía.

¿Para qué sirve la entalpía?

La entalpía sirve para comprender el contenido energético total de un sistema termodinámico en el Universo.

Además, la entalpía es una variable que es función de estado.

Nota: recordemos que una variable función de estado es aquella que siempre tiene el mismo valor para una estructura energética determinada, independientemente de cómo hayamos alcanzado esta.

Vale.

Plátano hinchable

Si tengo un plátano hinchable caliente con una energía cualquiera, flotando en la primavera del verano, encima de una colina, pueden pasar dos cosas para que cambie la entalpía del plátano:

Cambia su entalpía, pero si volvemos a recuperar el estado anterior, volverá a tener la misma.

Porque es función de estado.

Por eso es una definición que nos interesa mucho.

Sobre todo, esta medición nos interesa cuando el proceso que tiene lugar es a presión constante.

Entalpía en procesos isobáricos

Se llama proceso isobárico a aquel que sucede a presión constante.

La variación de entalpía en un proceso que ocurre a presión constante es igual solo y exclusivamente al calor puesto en juego durante dicho proceso.

¿Por qué?

Vamos a demostrarlo:

En un proceso a presión constante el flujo de trabajo se calcula como el producto de dicha presión por la variación de volumen.

W=\int_{V_1}^{V_2}pdV=p(V_2-V_1)=p\Delta V

Considerando esto junto con la primera ley de la termodinámica:

La energía interna es igual al flujo de calor que entra en el sistema más el flujo de trabajo que entra en el sistema.

O lo que es lo mismo,

La energía interna es igual al flujo de calor que entra en el sistema menos el flujo de trabajo que sale del sistema.

\Delta U=Q-W=Q-P\Delta V

Uniendo esto con la definición de entalpía:

Tenemos:

\Delta H=\Delta U+\Delta (PV)=\Delta U+P\Delta V=Q-P\Delta V+P\Delta V=Q

Que es exactamente lo que habíamos dicho palabrísticamente.

En un proceso que ocurre a presión constante, la variación de entalpía equivale a la variación de calor total en dicho proceso.

Conclusión sobre el concepto de entalpía

Pues basta con comprender los rasgos esenciales:

La aplicación más importante del concepto de entalpía reside en el estudio de sistemas termodinámicos abiertos.

Y precisamente eso es lo que estudiaremos en el capítulo siguiente.

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