Enthalpie
Lucas stelde deze vraag op 04 september 2025 om 10:41.Enthalpie blijft een van de dingen die ik nog niet helemaal begrijp. Wikipedia geeft een korte uitleg en op Youtube komen ze alleen met formules die voor mij een beetje te ingewikkeld worden. Aangezien ik meerdere vraagstukken in mijn hoofd heb waar enthalpie bij betrokken is, zou ik graag willen weten wat dit nu precies is. Voor wat ik begrijp is enthalpie: temperatuur x massa.
De formule p1 x V1 / T1 = p2 x V2 / T2 van de algemene gaswet is mij nog wel duidelijk.
Wanneer het volume 2x zo klein wordt dan wordt de absolute druk 2x zo hoog. Wanneer de absolute temperatuur (in kelvin) 2x zo klein wordt en het volume blijft gelijk dan wordt de druk 2x zo klein.
Stel, ik heb twee tanks. Tank A van 10L met samengeperste lucht van 10bar met een luchttemperatuur van 0 graden celcius. Tank B is ook 10L, ook 10bar, maar heeft een temperatuur van 100 graden celcius. Heeft de tank met 100 graden celcius nu meer enthalpie? Aan de ene kant denk ik van wel, want de druk is gelijk, maar de temperatuur is hoger. Aan de andere kant denk ik van niet omdat als de temperatuur hoger is, en de druk gelijk, er dus minder massa aan lucht in zit. En volgens mij was enthalpie: T x m.
Hoe zit dit nou precies?
Nu bijvoorbeeld een vraagstuk waar ik ook niet uit kom.
Als ik lees over de werking van een turbo op de uitlaat bij een verbrandingsmotor, dan hebben ze het er telkens over dat hoe heter de uitlaatgassen zijn, hoe efficiënter de turbo is. Hier komt enthalpie bij kijken, want hetere uitlaatgassen hebben een hogere enthalpie. En ik snap op zich wel dat er meer energie zit in een heter gas, maar wat ik niet snap is het volgende:
Als ik aan chatGPT vraag of het vermogen van de turbo alleen afhankelijk is van het drukverschil over de turbo zegt hij dat de temperatuur ook mee speelt. Dus ik vroeg stel de dynamische druk is 10 bar, maar in de ene situatie zijn de uitlaatgassen 200 graden celcius, en in de andere 400 graden celcius, dan zegt hij dat in het laatste geval de turbo meer vermogen kan leveren, omdat de gassen een hogere enthalpie heeft door de 400 graden celcius.
Maar, zit het niet zo: De verbrandingsmotor geeft een x massa aan lucht in een bepaalde tijd. Als de temperatuur van de gassen hoger is, moet de dynamische druk voor de turbine dus ook hoger zijn, volgens de algemene gaswet? Maar hij blijft er maar mee komen dat de gassen met de hogere temperatuur meer kunnen expanderen dus meer energie om kan zetten in bewegingsenergie. Hoe zit dit precies?
Reacties
En nog een vraag die met enthalpie te maken heeft.
Stel, ik heb een pomp. De pomp heeft een compressie van 10:1
Als ik de pomp indruk wordt de lucht van 20 graden celcius samengeperst en stijgt de temperatuur. Volgens ChatGPT circa 25bar en ongeveer 450 graden celcius als dit geheel adiabatisch gebeurd.
Nu gebruik ik de toegenomen temperatuur om in een denkbeeldige accu te stoppen met 100 procent rendement. Hierbij daalt de temperatuur tot de temperatuur die er in eerste instantie in ging. Als het goed is, is de druk nu in theorie gezakt naar 10 bar (want de compressie is 10:1).
Wanneer ik de 10 bar laat expanderen koelt de lucht af, deze lucht zou ik eventueel kunnen gebruiken in een gesloten cyclus om de lucht weer warmte op te laten nemen waardoor je een warmtepomp hebt.
Maar... mijn grote vraag: Stel het kostte mij 1kWh om de pomp in te drukken. Dan kan er toch nooit meer dan 1kWh aan warmte uit de lucht gehaald worden (Wet van behoud van energie). Dus het verschil in temperatuur wat ontstaat (450C - 20C = 430C), kan toch nooit meer zijn dan die 1kWh?
En: wanneer ik de lucht laat expanderen en het koelt af, kan die koelere lucht toch nooit meer dan 1kWh aan warmte opnemen?
M.a.w. kan ik meer warmte verpompen dan ik erin stop, zo ja hoe dan? Ontstaat er tijdens het comprimeren tóch meer energie dan die 1kWh die het mij kost om samen te persen?
"Voor wat ik begrijp is enthalpie: temperatuur x massa "
Dat is niet juist. Misschien soms, onder bepaalde omstandigheden voor een ideaal gas ofzo dat enthalpie evenredig is met temperatuur, maar dit is niet was enthalpie is in het algemeen.
Enthalpie is ook voor mij een wat abstract begrip, iets dat handig is voor berekeningen van energieverschillen van chemische reacties maar waar ik verder eigenlijk geen goede intuïties voor heb. Voor mij is het grondbegrip de interne energie. Voor een ideaal atomair gas is dat gelijk aan de kinetische energie, en daar kan ik me wel iets bij voorstellen.
Ik geloof niet dat ChatGPT hierover zoveel kan zeggen. Het is veel beter om een goed boek te lezen. Helaas zijn er in de termodynamica ook veel boeken die ik niet zou aanbevelen. Een boek dat ik kan aanraden is Thermodynamics Kept Simple - A Molecular Approach: What is the Driving Force in the World of Molecules? door Roland Kjellander. Maar daarin staan geen vraagstukken, en het gaat ook niet over motoren etc. Het is vooral bedoeld voor chemici.
