termodinamikai függvények
Termodinamikai függvények (termodinamikai potenciálok) - jellemző a termodinamika. amelyek csökkentik az egyensúlyi folyamatok fordulnak elő állandó vonatkozó értékeinek független paraméterek hasznos külső munkát.
A kifejezés által bevezetett Pierre Duhem Gibbs írásaiban használta a „alapvető funkciók”.
Osztja a következő termodinamikai potenciálok:
- belső energia
- entrópia
- entalpia
- Helmholtz szabad energia
- Gibbs potenciális
- grand potenciális
A belső energia
Amikor a rendszert alkalmazzák egy hőmennyiség dQ, köszönhetően ezt a hőt, mint a korábban bemutatott példában Carnot-ciklus hajtható végre csak bizonyos munka dW, így azt a részét a kapott rendszer elveszti hőenergia. Ez a két érték, általában nem ugyanaz, ezért a rendszer, vagy veszít vagy nyer energiát egyenlő a különbség. Azt feltételezzük, hogy ez az energia különbség a rendszer formájában úgynevezett belső energia E. Ekkor az utóbbi emelkedik E (E + dE), és
ahol DQ és dW - végtelenül lépésekben.
Általánosságban elmondható, DQ és dW lépésekben nem független (miért van leírásban hivatkozott d, szemben a növekmény dE). Így, hőelnyelő általában kíséri térfogatváltozás, és így a munkavégzés ellen a külső nyomást. Ezzel szemben, ha a meghosszabbítás megengedett, rendszerint kíséri hőabszorpcióval kivonják a környezetet. Semmi olyan korlátozást valóságban a rendszer nem tudja teljesen kizárni az ilyen kölcsönhatás, de mentálisan el lehet képzelni a tökéletes hőszigetelés (dq = 0), vagy szigorúan betartsa az állandó térfogatú (DW = 0), valamint az elméleti mechanika bevezette a tökéletesen sima és tökéletes szilárd. Csak ideális körülmények között, amikor DQ és dW függetlenek egymástól, a növekmény dQ vagy dW lehet tekinteni, mint egy teljes eltérés, mivel a különbség dE mindig ilyen.
Hőenergia dQ „amely nem alakítható át a munka, arányos az alacsonyabb hőmérséklet a T, így tudjuk írni dQ” = TDS, ahol ds - entrópia növekmény S rendszer. Ahogy E, az S érték jellemző a rendszert, így jelöljük akkor növeli a levelet d, és a d-t nem.
Jelölő dW munka, ami nyerhető hő dQ írhat
Ha a működő szervezetben eredményeként egy termodinamikai folyamat nem áll vissza az eredeti állapot, a nagy része az energia úgy tűnik, hogy haszontalan szempontjából munkát végző, és a belső energia nőtt a megfelelő különbség dE. A növekedés a belső energia megnyilvánulhat változást a fizikai állapota a munkaközeg, például egy változás a szilárd állapotból folyékony állapotba (olvadás) vagy a folyadék és a gáz (párolgás). Ez a hőenergia az úgynevezett fúziós hőt és a párolgási hőt, ill. Növelése a belső energia is az oka, hogy a kémiai változások (disszociációs szakadás kötvények), és még a Division magok.
Ha a rendszer energiája változások történnek állandó nyomás alatt, majd, mivel úgy tűnik, a funkció
Ez lehetővé teszi, hogy egy egyszerű és elegáns formája a leíró egyenletek a különböző folyamatok. A tény az, hogy tudunk írni egy kis változtatás a rendszer állapota
Ezért, ha a folyamatot végezzük állandó nyomáson (dP = 0), akkor az egyenlet
szabad energia
Izoterm körülmények között (dT = 0) több mint H, a másik hasznos termodinamikai funkció:
Ugyanez számításokat abban az esetben, entalpia. így dF = dW. Korábban, a F értéke a Helmholtz szabad energia, mivel ez az első Helmholtz rámutatott annak fontosságára, de most egyszerűen hívják a szabad energia.
Gibbs potenciális
Azokban az esetekben, ahol a változás, és a hőmérséklet és a nyomás. általánosabb funkció
Ez a funkció nevezik teljes termodinamikai potenciál vagy hasznos energiát, de most ez az úgynevezett Gibbs potenciális vagy Gibbs energia és jelöljük G szimbólum elemzi Dzh.Gibbsa (1839-1903). Amint azt az alábbiakban bemutatjuk, feltéve, hogy a termodinamikai függvények lehetővé teszik, hogy meghatározza a szükséges feltételek egyensúlyát.
Abban az esetben, növekvő nyomást egy kis mennyiségű dP a rendszerben tartjuk állandó hőmérsékleten (dT = 0), a Gibbs potenciális növeli az összeget dG, és annak növekedési üteme, vagy <чувствительность> G Gibbs potenciális nyomás változások, által adott termodinamikai kifejezés a térfogatváltozás a rendszerben
ahol a parciális deriváltja szimbólum azt jelzi, hogy a változás bekövetkezett konstans értékek az összes többi paraméter (ebben az esetben a hőmérséklet T).
Hasonlóképpen, az érzékenységet a Gibbs potenciális a hőmérséklet változására (állandó nyomás) olyan intézkedés az entrópia a rendszer:
és ez az egyenlet lehet tekinteni, mint egy másik definíció az entrópia.
A kapcsolat a termodinamikai függvények
Az értékek E, H, F és G dimenziója energia, és minden hárman fejezhető a negyedik. Ha dW = PDV, akkor, lehet H, F és E-ben vannak kifejezve a G:
Ha feltételezzük, hogy csak egy funkciója G, majd a független változók lesz elég ahhoz, hogy csak a P és T, ami majdnem mindig a legkényelmesebb. Ha azonban az egyetlen funkciója, hogy kiválassza az E, akkor a legkényelmesebb a matematikai szempontból lesz a független változók V és T vagy V és S, de az utolsó is, úgy tűnik, nem túl kényelmes a közvetlen mérés.
Maxwell kapcsolatok
Differenciálás egyenlete a termodinamikai funkció egymással és csatlakozzon a másik alapvető törvények, lehetséges, hogy ebből néhány fontos összefüggéseit ilyen funkciók.
Egyenletek jobb tisztázni a fizikai értelmében a funkció E, H, F és G miatt több közös változó V, T és P. A (26) egyenletben, mint már említettük, biztosít egy másik értelmezése s entrópia függvény segítségével a F vagy G
Dzh.Maksvell (1831-1879) adta a következő fontos közötti kapcsolatok változók V, T, P és S:
Ha egy - hőtágulási. egységnyi térfogatra állandó nyomáson, azaz (1 / V) (V / T) P. és K - izoterm kompresszibilitási - (1 / V) (V / P) T.