Termodynamik - Thermodynamics

Kommenteret farveversion af den originale 1824 Carnot -varmemotor, der viser den varme krop (kedel), arbejdslegeme (system, damp) og kold krop (vand), bogstaverne mærket i henhold til stoppunkterne i Carnot -cyklussen .

Termodynamik er en gren af fysik, der beskæftiger sig med varme , arbejde og temperatur , og deres relation til energi , stråling og fysiske egenskaber ved stof . Opførslen af ​​disse størrelser er styret af de fire love for termodynamik, der formidler en kvantitativ beskrivelse ved hjælp af målbare makroskopiske fysiske størrelser , men kan forklares i form af mikroskopiske bestanddele ved hjælp af statistisk mekanik . Termodynamik gælder for en lang række emner inden for videnskab og teknik , især fysisk kemi , biokemi , kemiteknik og maskinteknik , men også på andre komplekse områder som meteorologi .

Historisk set udviklede termodynamik sig ud fra et ønske om at øge effektiviteten af tidlige dampmaskiner , især gennem arbejde fra den franske fysiker Nicolas Léonard Sadi Carnot (1824), der mente, at motoreffektivitet var nøglen, der kunne hjælpe Frankrig med at vinde Napoleonskrigene . Den skotske-irske fysiker Lord Kelvin var den første til at formulere en kortfattet definition af termodynamik i 1854, hvori det hedder: "Termodynamik er genstand for forholdet mellem varme og kræfter, der virker mellem sammenhængende dele af legemer, og forholdet mellem varme og elektrisk agentur . "

Den første anvendelse af termodynamik til mekaniske varmemotorer blev hurtigt udvidet til at studere kemiske forbindelser og kemiske reaktioner. Kemisk termodynamik studerer arten af entropiens rolle i processen med kemiske reaktioner og har givet størstedelen af ​​ekspansion og viden om området. Andre formuleringer af termodynamik opstod. Statistisk termodynamik eller statistisk mekanik beskæftiger sig med statistiske forudsigelser af partiklers kollektive bevægelse fra deres mikroskopiske adfærd. I 1909 præsenterede Constantin Carathéodory en rent matematisk tilgang i en aksiomatisk formulering, en beskrivelse der ofte omtales som geometrisk termodynamik .

Introduktion

En beskrivelse af ethvert termodynamisk system anvender de fire termodynamiske love, der danner et aksiomatisk grundlag. Den første lov specificerer, at energi kan overføres mellem fysiske systemer som varme , som arbejde og med overførsel af stof. Den anden lov definerer eksistensen af ​​en mængde kaldet entropi , der beskriver den retning, termodynamisk, at et system kan udvikle sig og kvantificere systemets ordenstilstand, og som kan bruges til at kvantificere det nyttige arbejde, der kan udtrækkes fra systemet .

I termodynamik studeres og kategoriseres interaktioner mellem store objekter. Centralt i dette er begreberne i det termodynamiske system og dets omgivelser . Et system består af partikler, hvis gennemsnitlige bevægelser definerer dets egenskaber, og disse egenskaber er igen relateret til hinanden gennem tilstandsligninger . Egenskaber kan kombineres til at udtrykke intern energi og termodynamiske potentialer , som er nyttige til bestemmelse af betingelser for ligevægt og spontane processer .

Med disse værktøjer kan termodynamik bruges til at beskrive, hvordan systemer reagerer på ændringer i deres miljø. Dette kan anvendes på en lang række emner inden for videnskab og teknik , såsom motorer , faseovergange , kemiske reaktioner , transportfænomener og endda sorte huller . Resultaterne af termodynamik er afgørende for andre fysikområder og for kemi , kemiteknik , korrosionsteknik , rumfartsteknik , maskinteknik , cellebiologi , biomedicinsk teknik , materialevidenskab og økonomi for blot at nævne nogle få.

Denne artikel fokuserer hovedsageligt på klassisk termodynamik, der primært studerer systemer i termodynamisk ligevægt . Ikke-ligevægtstermodynamik behandles ofte som en forlængelse af den klassiske behandling, men statistisk mekanik har bragt mange fremskridt til dette område.

De thermodynamicists repræsentative af de oprindelige otte stiftende skoler termodynamikkens. Skolerne med den mest vedvarende effekt i stiftende de moderne udgaver af termodynamik er Berlin skole, især som fastsat i Rudolf Clausius ’s 1865 lærebog Den mekaniske varmeteori , Wien skole, med statistisk mekanik af Ludwig Boltzmann , og den Gibbsiansk skole ved Yale University, amerikansk ingeniør Willard Gibbs '1876 Om ligevægt mellem heterogene stoffer, der lancerer kemisk termodynamik .

Historie

Den historie termodynamikkens som en videnskabelig disciplin generelt begynder med Otto von Guericke der, i 1650, bygget og designet verdens første vakuumpumpe og demonstreret et vakuum ved hjælp af hans Magdeburg halvkugler . Guericke blev drevet til at lave et vakuum for at modbevise Aristoteles 'langvarige antagelse om, at' naturen afskyr et vakuum '. Kort efter Guericke havde den anglo-irske fysiker og kemiker Robert Boyle lært om Guerickes designs og i 1656 i samarbejde med den engelske videnskabsmand Robert Hooke bygget en luftpumpe. Ved hjælp af denne pumpe bemærkede Boyle og Hooke en sammenhæng mellem tryk , temperatur og volumen . Med tiden blev Boyles lov formuleret, som siger, at tryk og volumen er omvendt proportional . Derefter, i 1679, baseret på disse begreber, byggede en medarbejder til Boyles navngivne Denis Papin en dampkoger , som var et lukket kar med et tætsluttende låg, der lukkede damp, indtil et højt tryk blev genereret.

Senere designs implementerede en dampudløsningsventil, der forhindrede maskinen i at eksplodere. Ved at se ventilen rytmisk bevæge sig op og ned, opfattede Papin ideen om et stempel og en cylindermotor. Han fulgte imidlertid ikke med sit design. Ikke desto mindre byggede ingeniør Thomas Savery i 1697, baseret på Papins designs, den første motor, efterfulgt af Thomas Newcomen i 1712. Selvom disse tidlige motorer var rå og ineffektive, tiltrak de opmærksomheden fra datidens førende forskere.

De grundlæggende begreber varmekapacitet og latent varme , som var nødvendige for udviklingen af ​​termodynamik, blev udviklet af professor Joseph Black ved University of Glasgow, hvor James Watt blev ansat som instrumentproducent. Black og Watt udførte eksperimenter sammen, men det var Watt, der udtænkte tanken om den eksterne kondensator, hvilket resulterede i en stor stigning i dampmaskinens effektivitet. Ved at trække på alt det tidligere arbejde førte Sadi Carnot , "termodynamikkens far" til at udgive Reflections on the Motive Power of Fire (1824), en diskurs om varme, kraft, energi og motoreffektivitet. Bogen skitserede de grundlæggende energiske forhold mellem Carnot -motoren , Carnot -cyklussen og drivkraften . Det markerede starten på termodynamik som en moderne videnskab.

Den første termodynamiske lærebog blev skrevet i 1859 af William Rankine , oprindeligt uddannet som fysiker og professor i civilingeniør og maskinteknik ved University of Glasgow . Termodynamikkens første og anden love opstod samtidigt i 1850'erne, primært ud fra værkerne af William Rankine , Rudolf Clausius og William Thomson (Lord Kelvin). Grundlaget for statistisk termodynamik blev fastsat af fysikere som James Clerk Maxwell , Ludwig Boltzmann , Max Planck , Rudolf Clausius og J. Willard Gibbs .

I årene 1873–76 udgav den amerikanske matematiske fysiker Josiah Willard Gibbs en serie på tre artikler, hvor den mest berømte var On the Equilibrium of Heterogeneous Substances , hvor han viste, hvordan termodynamiske processer , herunder kemiske reaktioner , kunne analyseres grafisk ved at studere den energi , entropi , volumen , temperatur og tryk af den termodynamiske systemet på en sådan måde kan man bestemme, om en proces ville forekomme spontant. Også Pierre Duhem i det 19. århundrede skrev om kemisk termodynamik. I begyndelsen af ​​det 20. århundrede anvendte kemikere som Gilbert N. Lewis , Merle Randall og EA Guggenheim de matematiske metoder fra Gibbs til analyse af kemiske processer.

Etymologi

Termodynamikkens etymologi har en indviklet historie. Det blev først stavet i en bindestreg som et adjektiv ( termodynamik ) og fra 1854 til 1868 som substantivet termodynamik til at repræsentere videnskaben om generaliserede varmemotorer.

Den amerikanske biofysiker Donald Haynie hævder, at termodynamik blev opfundet i 1840 fra den græske rod θέρμη therme , der betyder "varme", og δύναμις dynamis, der betyder "kraft".

Pierre Perrot hævder, at udtrykket termodynamik blev opfundet af James Joule i 1858 for at betegne videnskaben om forholdet mellem varme og kraft, dog brugte Joule aldrig dette udtryk, men brugte i stedet udtrykket perfekt termodynamisk motor i henvisning til Thomsons fraseologi fra 1849.

I 1858 blev termodynamik , som et funktionelt udtryk, brugt i William Thomsons papir "En beretning om Carnots teori om varmekraften."

Grene af termodynamik

Studiet af termodynamiske systemer har udviklet sig til flere beslægtede grene, der hver især anvender en anden grundlæggende model som et teoretisk eller eksperimentelt grundlag eller anvender principperne på forskellige typer systemer.

Klassisk termodynamik

Klassisk termodynamik er beskrivelsen af ​​tilstandene i termodynamiske systemer ved nær ligevægt, der bruger makroskopiske, målbare egenskaber. Det bruges til at modellere udvekslinger af energi, arbejde og varme baseret på lovene i termodynamik . Den kvalifikationskamp klassiske afspejler, at den repræsenterer det første niveau af forståelse af emnet, som det er udviklet i det 19. århundrede og beskriver de ændringer i et system i form af makroskopisk empiriske (stor skala, og målbare) parametre. En mikroskopisk fortolkning af disse begreber blev senere leveret af udviklingen af statistisk mekanik .

Statistisk mekanik

Statistisk mekanik , også kendt som statistisk termodynamik, opstod med udviklingen af ​​atom- og molekylære teorier i slutningen af ​​1800-tallet og begyndelsen af ​​det 20. århundrede og supplerede klassisk termodynamik med en fortolkning af de mikroskopiske interaktioner mellem individuelle partikler eller kvantemekaniske tilstande. Dette felt relaterer de mikroskopiske egenskaber ved individuelle atomer og molekyler til de makroskopiske, bulkegenskaber af materialer, der kan observeres på menneskelig skala, og forklarer derved klassisk termodynamik som et naturligt resultat af statistik, klassisk mekanik og kvanteteori på mikroskopisk niveau.

Kemisk termodynamik

Kemisk termodynamik er undersøgelsen af energiens indbyrdes forbindelse med kemiske reaktioner eller med en fysisk ændring af tilstand inden for grænserne af termodynamikens love .

Ligevægtstermodynamik

Ligevægtstermodynamik er studiet af overførsler af stof og energi i systemer eller kroppe, der af agenturer i deres omgivelser kan drives fra en tilstand af termodynamisk ligevægt til en anden. Udtrykket 'termodynamisk ligevægt' angiver en balancetilstand, hvor alle makroskopiske strømme er nul; for de enkleste systemer eller kroppe er deres intensive egenskaber homogene, og deres tryk er vinkelret på deres grænser. I en ligevægtstilstand er der ingen ubalancerede potentialer eller drivkræfter mellem makroskopisk adskilte dele af systemet. Et centralt mål inden for ligevægtstermodynamik er: givet et system i en veldefineret indledende ligevægtstilstand og givet dets omgivelser og givet dets konstituerende vægge at beregne, hvad der vil være systemets endelige ligevægtstilstand, efter at en bestemt termodynamisk drift har ændret sig dens vægge eller omgivelser.

Ikke-ligevægtstermodynamik er en gren af ​​termodynamik, der omhandler systemer, der ikke er i termodynamisk ligevægt . De fleste systemer, der findes i naturen, er ikke i termodynamisk ligevægt, fordi de ikke er i stationære tilstande, og er kontinuerligt og diskontinuerligt udsat for strøm af stof og energi til og fra andre systemer. Den termodynamiske undersøgelse af ikke-ligevægtssystemer kræver mere generelle begreber, end der behandles ved ligevægtstermodynamik. Mange naturlige systemer er stadig i dag uden for omfanget af i øjeblikket kendte makroskopiske termodynamiske metoder.

Love for termodynamik

Termodynamik er hovedsageligt baseret på et sæt af fire love, der er universelt gyldige, når de anvendes på systemer, der falder inden for de begrænsninger, hver forudsætter. I de forskellige teoretiske beskrivelser af termodynamik kan disse love udtrykkes i tilsyneladende forskellige former, men de mest fremtrædende formuleringer er følgende.

Zeroth lov

Den nulte lov om termodynamik stater: Hvis to systemer er hver i termisk ligevægt med en tredjedel, de er også i termisk ligevægt med hinanden.

Denne erklæring indebærer, at termisk ligevægt er en ækvivalensrelation på sættet af termodynamiske systemer, der overvejes. Systemer siges at være i ligevægt, hvis de små, tilfældige udvekslinger mellem dem (f.eks. Brunisk bevægelse ) ikke fører til en nettoændring i energi. Denne lov antages stiltiende ved hver måling af temperatur. Hvis man således søger at afgøre, om to kroppe har samme temperatur , er det ikke nødvendigt at bringe dem i kontakt og måle ændringer i deres observerbare egenskaber i tide. Loven giver en empirisk definition af temperatur og begrundelse for konstruktion af praktiske termometre.

Zeroth -loven blev ikke oprindeligt anerkendt som en separat termodynamisk lov, da dens grundlag i termodynamisk ligevægt var underforstået i de andre love. Den første, anden og tredje lov var allerede udtrykkeligt angivet og fandt fælles accept i fysikfællesskabet, før nulotlovens betydning for definitionen af ​​temperatur blev indset. Da det var upraktisk at omnummerere de andre love, blev det navngivet nul -loven .

Første lov

Den første lov om termodynamik hedder: I en proces uden overdragelse af stof, ændringen i indre energimarked , , af et termodynamisk system, er lig med den energi, vundet som varme, undtagen termodynamiske arbejde, , udført af systemet på sine omgivelser.

.

For processer, der omfatter overførsel af stof, er der behov for en yderligere erklæring: Under behørig hensyntagen til de respektive fiduciale referencetilstande i systemerne, når to systemer, der kan være af forskellige kemiske sammensætninger, i begyndelsen kun adskilles af en uigennemtrængelig væg og på anden måde isoleres , kombineres til et nyt system ved den termodynamiske drift af fjernelse af væggen

,

hvor U 0 betegner den interne energi i det kombinerede system, og U 1 og U 2 angiver de interne energier i de respektive adskilte systemer.

Denne lov er tilpasset til termodynamik og er et udtryk for princippet om bevarelse af energi , der siger, at energi kan transformeres (ændres fra en form til en anden), men ikke kan skabes eller ødelægges.

Intern energi er en hovedegenskab ved den termodynamiske tilstand , mens varme og arbejde er energioverførselsformer, hvormed en proces kan ændre denne tilstand. En ændring af den interne energi i et system kan opnås ved enhver kombination af varme tilsat eller fjernet og arbejde udført på eller af systemet. Som en funktion af staten afhænger den indre energi ikke af den måde eller af vejen gennem mellemliggende trin, hvormed systemet nåede sin tilstand.

Anden lov

En traditionel version af den anden termodynamiklov siger: Varme strømmer ikke spontant fra en koldere krop til en varmere.

Den anden lov refererer til et system af stof og stråling, oprindeligt med inhomogeniteter i temperatur, tryk, kemisk potentiale og andre intensive egenskaber , der skyldes interne 'begrænsninger' eller uigennemtrængelige stive vægge, indeni det eller eksternt påførte kræfter . Loven bemærker, at når systemet er isoleret fra omverdenen og fra disse kræfter, er der en bestemt termodynamisk størrelse, dens entropi , der stiger, når begrænsningerne fjernes og til sidst når en maksimal værdi ved termodynamisk ligevægt, når inhomogeniteterne praktisk talt forsvinde. For systemer, der oprindeligt er langt fra termodynamisk ligevægt, skønt flere er blevet foreslået, kendes der ikke noget generelt fysisk princip, der bestemmer hastighederne for tilgang til termodynamisk ligevægt, og termodynamik omhandler ikke sådanne hastigheder. De mange versioner af den anden lov udtrykker alle irreversibiliteten af en sådan tilgang til termodynamisk ligevægt.

I makroskopisk termodynamik er den anden lov en grundlæggende observation, der gælder for enhver egentlig termodynamisk proces; i statistisk termodynamik postuleres den anden lov som en konsekvens af molekylært kaos.

Tredje lov

Den tredje lov af termodynamik stater: Når temperaturen af et system nærmer absolut nul, alle processer ophøre og entropien af systemet nærmer sig en minimal værdi.

Denne termodynamiske lov er en statistisk naturlov vedrørende entropi og umuligheden af ​​at nå absolut nul af temperatur. Denne lov giver et absolut referencepunkt for bestemmelse af entropi. Entropien bestemt i forhold til dette punkt er den absolutte entropi. Alternative definitioner inkluderer "entropien af ​​alle systemer og af alle systemers tilstande er den mindste ved absolut nul", eller tilsvarende "det er umuligt at nå det absolutte temperaturnul ved et begrænset antal processer".

Absolut nul, hvor al aktivitet ville stoppe, hvis det var muligt at opnå, er −273,15 ° C (grader Celsius) eller −459,67 ° F (grader Fahrenheit) eller 0 K (kelvin) eller 0 ° R (grader Rankine) ).

Systemmodeller

Et diagram over et generisk termodynamisk system

Et vigtigt begreb inden for termodynamik er det termodynamiske system , som er en præcist defineret region af det univers, der undersøges. Alt i universet undtagen systemet kaldes omgivelserne . Et system adskilles fra resten af ​​universet med en grænse, der kan være fysisk eller fiktionel, men tjener til at begrænse systemet til et begrænset volumen. Segmenter af grænsen beskrives ofte som vægge ; de har respektive definerede 'permeabiliteter'. Overførsler af energi som arbejde eller som varme eller stof mellem systemet og omgivelserne finder sted gennem væggene i henhold til deres respektive permeabiliteter.

Materiale eller energi, der passerer på tværs af grænsen for at bevirke en ændring i systemets indre energi, skal redegøres for i energibalanceligningen. Mængden indeholdt af væggene kan være området omkring et enkelt atom, der resonerer energi, såsom Max Planck defineret i 1900; det kan være en damp eller luft i en dampmaskine , såsom Sadi Carnot defineret i 1824. Systemet kan også kun være et nuklid (dvs. et system af kvarker ) som en hypotese i kvantetermodynamik . Når et løsere synspunkt vedtages, og kravet om termodynamisk ligevægt er faldet, kan systemet være kroppen af ​​en tropisk cyklon , såsom Kerry Emanuel teoretiseret i 1986 inden for atmosfærisk termodynamik eller begivenhedshorisonten for et sort hul .

Grænser er af fire typer: faste, bevægelige, reelle og imaginære. For eksempel betyder en fast grænse i en motor, at stemplet er låst i sin position, inden for hvilken der kan forekomme en proces med konstant volumen. Hvis stemplet får lov til at bevæge sig, er denne grænse bevægelig, mens cylinder- og topstykker er fastlåst. For lukkede systemer er grænser reelle, mens grænser for åbne systemer ofte er imaginære. I tilfælde af en jetmotor kan der antages en fast imaginær grænse ved motorens indtag, faste grænser langs kabinets overflade og en anden fast imaginær grænse på tværs af udstødningsdysen.

Generelt adskiller termodynamik tre klasser af systemer, defineret ud fra, hvad der må krydse deres grænser:

Interaktioner mellem termodynamiske systemer
Systemtype Massestrøm Arbejde Varme
Åben Grønt krydsY Grønt krydsY Grønt krydsY
Lukket Rød XN Grønt krydsY Grønt krydsY
Termisk isoleret Rød XN Grønt krydsY Rød XN
Mekanisk isoleret Rød XN Rød XN Grønt krydsY
Isoleret Rød XN Rød XN Rød XN

Efterhånden som tiden går i et isoleret system, har interne forskelle i tryk, tætheder og temperaturer en tendens til at udjævne. Et system, hvor alle udligningsprocesser er afsluttet siges at være i en tilstand af termodynamisk ligevægt .

Når den er i termodynamisk ligevægt, er et systems egenskaber pr. Definition uændrede i tid. Systemer i ligevægt er meget enklere og lettere at forstå end systemer, der ikke er i ligevægt. Ofte, når man analyserer en dynamisk termodynamisk proces, antages den forenklede antagelse, at hver mellemliggende tilstand i processen er i ligevægt, hvilket producerer termodynamiske processer, der udvikler sig så langsomt, at hvert mellemliggende trin kan være en ligevægtstilstand og siges at være reversible processer .

Stater og processer

Når et system er i ligevægt under et givent sæt betingelser, siges det at være i en bestemt termodynamisk tilstand . Systemets tilstand kan beskrives ved et antal statslige mængder , der ikke afhænger af den proces, hvormed systemet nåede frem til dets tilstand. De kaldes intensive variabler eller omfattende variabler alt efter, hvordan de ændrer sig, når systemets størrelse ændres. Systemets egenskaber kan beskrives ved en tilstandsligning, der angiver forholdet mellem disse variabler. Stat kan betragtes som den øjeblikkelige kvantitative beskrivelse af et system med et bestemt antal variabler holdt konstant.

En termodynamisk proces kan defineres som den energiske udvikling af et termodynamisk system, der går fra en starttilstand til en endelig tilstand. Det kan beskrives ved procesmængder . Typisk adskilles hver termodynamisk proces fra andre processer i energisk karakter i henhold til hvilke parametre, såsom temperatur, tryk eller volumen osv., Der holdes faste; Desuden er det nyttigt at gruppere disse processer i par, hvor hver variabel, der holdes konstant, er et medlem af et konjugeret par.

Flere almindeligt studerede termodynamiske processer er:

Instrumentering

Der er to typer termodynamiske instrumenter , måleren og reservoiret . En termodynamisk måler er enhver enhed, der måler enhver parameter i et termodynamisk system . I nogle tilfælde er den termodynamiske parameter faktisk defineret i form af et idealiseret måleinstrument. For eksempel siger nulothoven , at hvis to kroppe er i termisk ligevægt med et tredje legeme, er de også i termisk ligevægt med hinanden. Dette princip, som bemærket af James Maxwell i 1872, hævder, at det er muligt at måle temperaturen. Et idealiseret termometer er en prøve af en ideel gas ved konstant tryk. Fra den ideelle gaslov pV = nRT kan mængden af ​​en sådan prøve bruges som en indikator for temperatur; på denne måde definerer den temperaturen. Selvom trykket defineres mekanisk, kan en trykmåleindretning, kaldet et barometer , også konstrueres ud fra en prøve af en ideel gas, der holdes ved en konstant temperatur. Et kalorimeter er en enhed, der bruges til at måle og definere den interne energi i et system.

Et termodynamisk reservoir er et system, der er så stort, at dets tilstandsparametre ikke ændres mærkbart, når det bringes i kontakt med systemet af interesse. Når reservoiret bringes i kontakt med systemet, bringes systemet i ligevægt med reservoiret. For eksempel er et trykreservoir et system ved et bestemt tryk, som pålægger det tryk på systemet, som det er mekanisk forbundet til. Jordens atmosfære bruges ofte som et trykreservoir. Havet kan fungere som temperaturreservoir, når det bruges til at køle kraftværker.

Konjugerede variabler

Det centrale begreb med termodynamik er energi , evnen til at udføre arbejde . Ved den første lov bevares den samlede energi i et system og dets omgivelser. Energi kan overføres til et system ved opvarmning, komprimering eller tilsætning af stof og ekstraheres fra et system ved afkøling, ekspansion eller ekstraktion af stof. I mekanik er energioverførsel for eksempel lig med produktet af den kraft, der påføres et legeme, og den resulterende forskydning.

Konjugerede variabler er par af termodynamiske begreber, hvor den første er beslægtet med en "kraft" påført et eller andet termodynamisk system , den anden er beslægtet med den resulterende "forskydning", og produktet af de to svarer til mængden af ​​overført energi. De almindelige konjugerede variabler er:

Potentialer

Termodynamiske potentialer er forskellige kvantitative mål for den lagrede energi i et system. Potentialer bruges til at måle energiforandringerne i systemer, når de udvikler sig fra en starttilstand til en sluttilstand. Det anvendte potentiale afhænger af systemets begrænsninger, såsom konstant temperatur eller tryk. F.eks. Er Helmholtz og Gibbs energier de energier, der er tilgængelige i et system til at udføre nyttigt arbejde, når henholdsvis temperatur og volumen eller tryk og temperatur er fastsat.

De fem mest kendte potentialer er:

Navn Symbol Formel Naturlige variabler
Intern energi
Helmholtz fri energi
Enthalpy
Gibbs gratis energi
Landau potentiale eller
stort potentiale
,

hvor er den temperatur , den entropi , det tryk , den mængde , det kemiske potentiale , antallet af partikler i systemet, og er optællingen af partikler typer i systemet.

Termodynamiske potentialer kan udledes af ligningen af ​​energibalance på et termodynamisk system. Andre termodynamiske potentialer kan også opnås gennem Legendre -transformation .

Anvendte felter

Se også

Lister og tidslinjer

Noter

Referencer

Yderligere læsning

  • Goldstein, Martin & Inge F. (1993). Køleskabet og universet . Harvard University Press. ISBN 978-0-674-75325-9. OCLC  32826343 . En ikke -teknisk introduktion, god til historiske og fortolkende spørgsmål.
  • Kazakov, Andrei; Muzny, Chris D .; Chirico, Robert D .; Diky, Vladimir V .; Frenkel, Michael (2008). "Web Thermo Tables-en on-line version af TRC termodynamiske tabeller" . Journal of Research fra National Institute of Standards and Technology . 113 (4): 209–220. doi : 10.6028/jres.113.016 . ISSN  1044-677X . PMC  4651616 . PMID  27096122 .
  • Gibbs JW (1928). De samlede værker af J. Willard Gibbs Thermodynamics . New York: Longmans, Green og Co.Vol. 1, s. 55–349.
  • Guggenheim EA (1933). Moderne termodynamik efter metoderne fra Willard Gibbs . London: Methuen & co. ltd.
  • Denbigh K. (1981). Principperne for kemisk ligevægt: Med applikationer inden for kemi og kemiteknik . London: Cambridge University Press.
  • Stull, DR, Westrum Jr., EF og Sinke, GC (1969). Den kemiske termodynamik af organiske forbindelser . London: John Wiley and Sons, Inc.CS1 maint: flere navne: forfatterliste ( link )
  • Bazarov IP (2010). Termodynamik: Lærebog . Skt. Petersborg: Lan forlag. s. 384. ISBN 978-5-8114-1003-3.5. udgave (på russisk)
  • Bawendi Moungi G., Alberty Robert A. og Silbey Robert J. (2004). Fysisk kemi . J. Wiley & Sons, Incorporated.
  • Alberty Robert A. (2003). Termodynamik af biokemiske reaktioner . Wiley-Interscience.
  • Alberty Robert A. (2006). Biokemisk termodynamik: Anvendelser af Mathematica . Metoder til biokemisk analyse . 48 . John Wiley & Sons, Inc. s. 1-458. ISBN 978-0-471-75798-6. PMID  16878778 .
  • Dill Ken A., Bromberg Sarina (2011). Molekylære drivkræfter: Statistisk termodynamik i biologi, kemi, fysik og nanovidenskab . Garland Science. ISBN 978-0-8153-4430-8.
  • M. Scott Shell (2015). Termodynamik og statistisk mekanik: en integreret tilgang . Cambridge University Press. ISBN 978-1107656789.
  • Douglas E. Barrick (2018). Biomolekylær termodynamik: Fra teori til applikationer . CRC Tryk. ISBN 978-1-4398-0019-5.

Følgende titler er mere tekniske:

eksterne links