エネルギー収支
エネルギー収支(エネルギーしゅうし、英: energy balance)または熱収支(ねつしゅうし)とは、ある系に入り込んだエネルギー量と出ていったエネルギー量、および系の内部での発熱、吸熱の総和を指す。エネルギー保存の法則により、これらの量は
(系がもつ熱量の変化) = (系に入る熱量) - (系から出る熱量) + (系内部の発熱量) - (系内部の吸熱量)
という関係を持つ。系が定常状態にある場合は左辺が 0 であるため、右辺は差し引きのバランスを保つ。この考え方は、基本的に物質収支と同様であるが、エネルギー収支を考える場合は特に基準温度のとり方に注意を要する。
化学工学でエネルギー収支を考える場合には、運動エネルギー1/2u 、位置エネルギーgz 、エンタルピーH および外部からの仕事W や熱Q を考えなくてはならない。収支式は
g z 1 + 1 2 u 1 2 + H 1 + W + Q = g z 2 + 1 2 u 2 2 + H 2 {\displaystyle gz_{1}+{\frac {1}{2}}u_{1}^{2}+H_{1}+W+Q=gz_{2}+{\frac {1}{2}}u_{2}^{2}+H_{2}}
で表される。しかし、化学プロセスでは、位置エネルギー、運動エネルギーおよび仕事などによるエネルギー変化量が、エンタルピーや熱エネルギーの変化量に比べて極めて小さいことが多い。この場合、単に次式に示すようなエネルギー収支を考えれば十分となる。
H 2 − H 1 = Q {\displaystyle H_{2}-H_{1}=Q}