엔탈피에 대해서 간단히 알아보기

엔탈피는 계의 내부에너지와 압력을 부피로 곱한 값을 더한 것이다. (계는 주변의 환경과 구분되어 존재하는 공간을 의미한다.) (H = U+PV) 고체의 경우 외부로 가하는 압력이 없다고 할 수 있으므로 내부 에너지만이 존재한다고 생각하고 계산하면 된다. 압력을 부피로 곱한다는 말은 압력이 단위 면적당 가하는 힘이므로 힘의 단위인 뉴튼을 제곱미터로 나누면 압력이고 여기에 부피(세제곱 미터)를 곱하면 N(뉴튼)*m(미터), 즉 압력을 부피로 곱한 값역시 단위가 줄(J)이다. 즉 부피에 작용하는 압력 역시 내부 에너지는 아니지만 그 계가 외부에 가하는 에너지가 된다. 일, 열량, 운동에너지, 위치에너지는 모두 에너지(줄, J)를 단위로 사용한다. 같은 단위를 사용한다는 말은 서로  변환이 가능하다는 말이다. (참고로 열량의 1cal는 4.18J이다.) 대상의 온도의 변화가 없다면(열량 변화가 없다면) 내부에너지는 단순히 내부 원자들의 운동에너지와 위치에너지의 총 합이다. 

간단히 비유하자면 계는 상자에 해당하고 상자 안에 테니스공 2개는 원자라면 상자안의 테니스공의 온도변화가 없는 경우 위치에너지+운동에너지 합이 내부에너지에 해당한다. 상자 안의 테니스공이 마구 움직이며 만들어내는 압력과 상자의 크기를 곱해서 이 값을 내부에너지와 더하면 바로 엔탈피가 된다.

따라서 엔탈피는 압력이 존재하는 기체, 액체에 주로 적용된다. 하지만 엔탈피의 절댜값을 구한다는 것은 상당히 어려운 일인데 예를 들어 이산화탄소의 엔탈피를 구하기 위해서는 이산화탄소 분자의 바닥상태를 알아야 한다. 바닥상태란 가장 낮은 에너지 상태, 즉 0J일 때의 상태를 말한다. 즉 에너지가 0일때의 상태를 알아야 현재 상태의 에너지가 얼마인지 측정이 가능한데 모든 분자나 원자의 바닥상태를 측정하는 것은 매우 어려운 일이다. 또한 실제 세상에는 대부분의 기체와 액체가 하나의 분자로 이루어진 것이 아닌 여러 분자의 혼합이거나 불순물이 섞여 있어 절대값 계산을 매우 어렵게 만든다.

이렇게 복잡하게 절대적인 값을 계산할 필요가 없는 것이 우리의 실생활에서는 에너지를 얼마만큼 사용했는지 아는 것(에너지의 변화량, 상대값) 만으로 충분하기 때문이다. 예를 들어 우리가 물을 끓일 때 우리는 물이 100J에서 159J로 변했구나를 알려고 하는 것이 아니라 물을 끓이는데 59J이 들었구나를 아는 것만으로도 실생활의 문제를 해결하기에 충분하다. 따라서 엔탈피 식을 주로 다음과 같이 사용된다.

엔탈피의 변화량 = 내부에너지의 변화량 + ((압력 * 부피) 의변화량)