Transformación termodinámica a presión constante. Función entalpia

Consideremos una transformación termodinámica efectuada a presión constante. En el estado 1, el sistema estará caracterizado por una presión p, una temperatura T₁ , y un volumen V₁. En el estado 2, como el sistema es cerrado y la presión constante, solamente habrá variado la temperatura y el volumen, que serán, respectivamente, T₂ y V₂. La variación de energía interna del sistema vendrá dada por:

donde q_p representa la cantidad de energía calorífica intercambiada durante esta transformación a presión constante.

Como:

tenemos:

y reagrupando términos:

donde los términos U + p •  V reciben el nombre de entalpia, H. Se define la entalpia de un sistema como la suma de su energía interna más el producto de su presión por el volumen:

Las células vivas son incapaces de utilizar el calor como fuente de energía, ya que aquél sólo puede transformarse en trabajo a presión constante, si se transfiere desde una zona de temperatura superior a otra de menor temperatura, y las células son esencialmente isotérmicas.

La entalpia es una función de estado, puesto que Uy p •  V lo son. La entalpia posee las dimensiones de una energía.

U₂ + p •  V₂ y U₁ + p •  V₁ representan los valores que la función entalpia toma, respectivamente, en los estados 1 y 2 del sistema:

donde ΔH recibe el nombre de variación de entalpia y equivale a la diferencia entre la entalpia del sistema después de una cierta evolución (estado 2) y la que tuviera antes de iniciarse la evolución (estado 1).

En un proceso a presión constante el calor transferido desde el medio ambiente es igual al aumento de entalpia del sistema.

Sólo pueden medirse «variaciones» de entalpia; los valores de entalpia absoluta, H, no pueden calcularse y, afortunadamente, no son necesarios. Así, entenderemos la ecuación anterior como una definición formal de variación de entalpia en una transformación, pero no como una ecuación realizable en la práctica.