Метод термодинамических потенциалов

Основой метода является первое начало термодинамики, выражающее, по сути, закон сохранения энергии.

– внутренняя энергия, записанная как функция переменных – энтропии и объема. Продифференцировав это соотношение, получаем первое начало термодинамики:

где , ,

Третье слагаемое обусловлено работой всех сил, кроме сил давления (это может быть работа поляризации диэлектрика, намагничения магнетика, работа упругих сил и т.д.).

NB – работа самой системы (сил давления), – работа над системой. Если существуют только силы давления то

(1)

Величина называется количеством тепла. Из (1) могут быть получены следующие соотношения:

(2)

называется тепловой функцией (энтальпией).

(3)

– называется свободной энергией.

(4)

– называется термодинамическим потенциалом.

Физический смысл термодинамических потенциалов:

Внутренняя энергия минимальна при заданных и , энтальпия - при заданных и , свободная энергия - при заданных и , обобщенный термодинамический потенциал – при заданных и . Кроме того, по смыслу, как следует из (2) и (3), является количеством тепла, полученным системой в процессе при постоянном давлении, а – работа, совершенная над системой в процессе при постоянной температуре.

Из (1)-(4) и следует:

;

; .

NB Так как то все эти производные не отрицательны.

Def. Теплоемкость определяется по общей формуле . Следовательно

Уравнения состояния:

а) идеального газа () Если (Количество вещества равно 1 моль), то ;

б) ван-дер-ваальсовского газа (1 моль) .

Дата добавления: 2015-05-09