என்தால்பி (Enthalpy)

 

என்தால்பி என்பது வெப்ப இயக்கவியலின் (Thermodynamics) முக்கியமான ஒரு கருத்தாகும், இது ஒரு அமைப்பின் அல்லது பொருளின் சூடான ஆற்றல் (heat energy) மற்றும் வேலை (work) சேர்க்கையை அளவிடுகிறது. இந்தக் கருத்து, வெப்ப சக்தி மற்றும் மாற்றங்கள் பற்றி விளக்கமளிக்கும் போது, பல்வேறு துறைகளில் பயன்படுகிறது. என்தால்பி என்பது "சூழல் மற்றும் இயக்கவியல் பரிமாற்றங்களை முழுமையாகப் புரிந்துகொள்வதற்கு தேவையான ஒரு அளவுரு" என்று கூறலாம்.

என்தால்பி என்றால் என்ன?

என்தால்பி (H) என்பது ஒரு அமைப்பின் உள்ளூர் வெப்ப ஆற்றல் மற்றும் பண்புகள் அனைத்தையும் சேர்க்கும் அளவைக் குறிக்கிறது. பொதுவாக, வெப்ப மாற்றங்களை ஆய்வு செய்வதற்கு என்தால்பி பயன்படுகிறது. ஒரு பொருளின் வெப்ப அல்லது ஆற்றலின் சுழற்சி, அதன் வேகத்தை அல்லது அந்தப் பொருளின் இடையே நிகழும் மாற்றங்களை விவரிக்கும் போது, என்தால்பி மிக முக்கியமான பங்கு வகிக்கின்றது.

என்தால்பி, ஒரு பொருளின் உள்ளிருக்கும் வெப்ப ஆற்றலின் அளவையும், அந்த பொருளின் வெப்ப ஆற்றல் மாற்றத்தையும் அடிப்படையாகக் கொண்டது. இதனால், வெப்ப மாற்றங்களைத் திரும்ப பார்க்கவும், அந்த மாற்றங்களின் செயல்பாடுகளை விவரிக்கவும் இது உதவுகிறது.

என்தால்பி மற்றும் வெப்ப இயக்கவியல்

வெப்ப இயக்கவியலின் (Thermodynamics) முக்கியமான இரண்டு கட்டளைகள், என்தால்பி எண்ணிக்கையைச் சரியான முறையில் பயன்படுத்துவதற்கு உதவுகின்றன:

1. வெப்ப இயக்கவியலின் முதல் விதி (First Law of Thermodynamics): இந்த விதி, இயற்கையில் பரிமாற்றம் செய்யப்படும் ஆற்றல் மாறாமல் இருப்பதாக கூறுகிறது. இது பொருளின் உள் ஆற்றலைக் குறிக்கின்றது. இதில், என்தால்பி, ஆற்றலின் மாற்றங்களின் அளவுகளை அளக்க உதவுகிறது.

   $$\Delta H = \Delta U + P\Delta V$$

   இங்கு, $\Delta H$ என்பது என்தால்பி மாற்றம், $\Delta U$ என்பது உள் ஆற்றல் மாற்றம், $P$ என்பது அழுத்தம், மற்றும் $\Delta V$ என்பது ஆளினின் அளவு மாற்றம்.

2. வெப்ப இயக்கவியலின் இரண்டாம் விதி (Second Law of Thermodynamics): இரண்டாம் விதி, இயற்கை செயல்களில் என்ட்ரோபி (entropy) அதிகரிக்கும் என்ற கருத்தைச் சொல்கின்றது. இதில், என்தால்பி, ஒழுங்கு மற்றும் ஆற்றல் மாற்றங்களின் நிலையை விசாரணை செய்ய உதவுகிறது.

என்தால்பி மற்றும் சுருண்ணலின் செயல்முறை

சுருண்ணல் அல்லது ஸ்டேடியஸ் செயல்முறை என்பது வெப்ப சக்தி பரிமாற்றம் மற்றும் வேலைச் செயல்களை அடிப்படையாகக் கொண்டு நடத்தப்படும் ஒரு இயற்கை செயல்முறை ஆகும். இதில், பரிமாற்றம் மற்றும் உள்வாங்கப்பட்ட வெப்பம் போன்றவை என்தால்பி மாற்றங்களுடன் தொடர்புடையவை.

என்தால்பி மாற்றங்கள் $\Delta H$ இப்போது முக்கியமானது. ஒரு ஸ்டேடியஸ் செயல்முறை என்பது "நிலையான அழுத்தத்தில் வெப்ப மாற்றங்கள்" அல்லது "என்தால்பி" என்கிற அளவுருக்கான ஒரு கணிதக் கருத்தை அளிக்கின்றது.

என்தால்பி சமன்பாடு

பொருளின் வெப்ப ஆற்றலை அலசும் போது, அதனை அடிப்படையாகக் கொண்டு ஒரு சமன்பாட்டைப் பயன்படுத்துகிறோம். இதில், என்தால்பி = $H$, அதை அளவிடும் பின்வரும் சமன்பாடு முக்கியமானது:

$$H = U + PV$$

இங்கு:

• $H$ = என்தால்பி (Enthalpy),

• $U$ = உள் ஆற்றல் (Internal Energy),

• $P$ = அழுத்தம் (Pressure),

• $V$ = தொகுப்பு அளவு (Volume).

இந்த சமன்பாடு வெப்ப செயல்களின் பரிமாற்றங்களையும், பண்புகளையும் மதிப்பிட உதவுகிறது.

என்தால்பி மாற்றம் (ΔH)

என்தால்பி மாற்றம் என்பது ஒரு பொருளின் வெப்ப ஆற்றல் மாறுதலை குறிக்கின்றது. இது குறிப்பிட்ட செயல்முறை அல்லது உருவாக்கும் வெப்ப மாற்றங்களைக் கணக்கிட பயன்படுத்தப்படுகிறது. பல்வேறு செயல்களில், ஒரு பொருளின் என்தால்பி மாற்றம் பொருளின் சூடான நிலையில் எவ்வாறு மாறுகிறது என்பதை தீர்மானிக்க உதவுகிறது.

ஒரு கெமிகல் கிரியையின் என்தால்பி மாற்றம்:

வளர்ச்சியில், உருமாறும் கெமிகல் கிரியைகள் அல்லது உணவு எரிச்சல் அல்லது குளிர்ச்சியடையும் செயல்களில், இந்த மாற்றம் கணக்கிடப்படுகிறது.

$$\Delta H = H_{\text{products}} - H_{\text{reactants}}$$

இதன் மூலம், அந்த உருமாற்றத்தின் வெப்ப உற்பத்தி அல்லது உறிஞ்சல் அளவைப் பொருள்படுத்தலாம்.

என்தால்பி மற்றும் வேதியியல் செயல்கள்

என்தால்பி, வெப்ப மாற்றங்களின் அளவை குறிக்கும் போது, கெமிகல் பிரச்சினைகள், பாரிமாற்றம் மற்றும் எரிசெய்திகள் தொடர்பான விவரங்களையும் அளவிடுகிறது. உதாரணமாக, எரிபொருள் எரிபவர் என்பது என்தால்பி மாற்றத்தைக் குறிப்பதாக இருக்கும். ஒரு எரிபொருளின் எரிவாயுவை உறிஞ்சும் மற்றும் வெளியிடும் வெப்பம், அதன் ஆற்றலை அளவிடும்.

பொதுவான பயன்பாடுகள்

1. தொழில்நுட்ப பயன்பாடுகள்: என்தால்பி கணக்கீடுகள் எரிவாயு, சூடான நீர், இயந்திரங்கள் மற்றும் சூடான அல்லது குளிர்ந்த பொருள்களின் மாறுதல்களில் உதவுகிறது.

2. இயற்பியல் தொழில்நுட்பங்கள்: வெப்ப பரிமாற்ற செயல்களில், ஜன்னல் அல்லது குளிர்சாதன முறைகளில் என்தால்பி பயன்பாடுகள் முக்கியமானவை.

3. உலகசிறந்த செயல் முறைகள்: உயிரியலில், உயிரணுக்கான வேதியியல் செயல்கள், உணவு மற்றும் வளர்ச்சி ஆகியவற்றில் என்தால்பி முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றது.

குளிர்ச்சிகரமான அல்லது சூடான உணர்வு

சில நிகழ்ச்சிகளின் போது, வெப்ப மாற்றங்களுக்கான செலவுகள், செயல்திறன் மற்றும் ஆக்ஸிகனை அறிந்துள்ள பொழுது என்தால்பி மாற்றங்களை அளவிடுவது அவசியமாகிறது.

முடிவுரை

என்தால்பி என்பது வெப்ப மற்றும் ஆற்றல் மாற்றங்களை விளக்கும் மிக முக்கியமான விஷயம். இதன் பயன்பாடு வெப்ப இயக்கவியலில், வேதியியல், தொழில்நுட்பங்கள் மற்றும் பல துறைகளில் காணப்படுகிறது. கெமிகல் அல்லது இயற்கை செயல்களில் என்தால்பி, பொருளின் வெப்ப ஆற்றலின் பரிமாற்றங்களை சரியாக மதிப்பிட உதவுகிறது.