エンタルピの公式

質問

現在、ボイラー技士の勉強をしています。
文系なので元々物理は苦手ということもあり、いわゆる基礎事項で困っています。

エンタルピの公式なのですが、以下の通りとなっています。

H=U+PV

H=エンタルピ(J)
U=内部エネルギー
P=圧力(Pa)
V=体積(m3)

ここで分からないのは、Hの単位がJとなっていますが、計算するにはUにPVを合計するという点です。
PVとなると、単位はJとなるのでしょうか。
圧力と体積の積がJとは、ピンとこないのですが…。

あとエンタルピと比エンタルピの違いも、良く分かりません。

お手数をおかけしますが、どなたか回答いただければ幸いです。
宜しくお願いします。

回答No.2

もぐさん（@mog_san）

私の理解の範囲なので、誤ってたらすみません。

ＳＩ単位では、Ｊ＝Ｎ・m2、Ｐａ＝Ｎ／m2、

比体積（体積でなく密度の逆）は、ｖは　m3／ｋｇ

ので、比エンタルピの式で

ｈ＝ｕ+Ｐｖ

で考えると、

左辺は：

ｈ＝Ｊ/ｋｇ＝Ｎ・ｍ／ｋｇ

右辺は

ｕ＝Ｊ、Ｐａ＝Ｎ／m2、ｖ＝m3／ｋｇ

で単位を整理すると。

Ｎ・ｍ／ｋｇ＋Ｎ／m2×m3／ｋｇ
＝Ｎ・ｍ/ｋｇ+Ｎ・ｍ/ｋｇ

よって、Ｊ／ｋｇ＝Ｊ／ｋｇ＋Ｊ/ｋｇ

と左辺と右辺が同じ単位になります。

お礼

ありがとうございました。

一つ確認させていただきたいのですが、ご回答では

Ｎ／m2×m3／ｋｇ＝Ｎ・ｍ/ｋｇ

となっています。

1平方メートルあたりＮとキログラムあたり立方メートルで
それぞれ異なりますが、これをかけるとＮ・ｍになりますか。

かつて勉強しているはずなのですが、完全に忘れています。
Ｎ・ｍに至る過程もご教示いただければ、幸いです。

回答No.1

tomson1991

「Ｊ」というのは国際単位系のＳＩに基づく仕事、熱、電力等の「量」の単位で「ジュール」といい
ます。

エンタルピーというのは、ある物質が持つ熱量のことです。それを単位質量（１kg）の物質が持って
いるエンタルピーを０℃の物質の持つものと比較したものを「比エンタルピー」と言います。
エンタルピーの単位は（kJ）で、比エンタルピーの単位は（kJ/kg）です。エンタルピは「熱量」を
表すので、上記のＳＩ単位系の定義から「Ｊ」という単位が出てくるのです。

最後に何故「計算するにはUにPVを合計する」のかといえば、物質の熱量変化により、内部エネルギー
（U）が生じますが、同時に物質が熱膨張するときにPVにより外部に対し、仕事をします。つまり二本
立てでエネルギーを生じているわけです。そのWに作用する仕事エネルギーは元々、Uから生じている
（熱膨張のエネルギーです）ので、これも出所が同じゆえ、エンタルピー算出としては一体として扱う
・・・まあ、こういう表現が適切かは分かりませんが、それで合計すると考えるのが簡単でしょう・・・

お礼

ご回答ありがとうございます。

頭の中で、理屈の整理が出来ました。