Αρχική Σελίδα > ΒΑΣΙΚΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑΣ ΠΡΟΩΘΟΥΝ ΤΗΝ ΠΕΡΑΙΤΕΡΩ ΜΕΛΕΤΗ ΤΩΝ ΧΗΜΙΚΩΝ ΦΑΙΝΟΜΕΝΩΝ.1ο. ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ.1ος θερμοδυναμικός Νόμος (ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ) και 2ος Θερμοδυναμικός Νόμος ( ΕΝΤΡΟΠΙΑ). Θερμοδυναμικό Σύστημα. Aντιστρεπτές μεταβολές. . .

ΒΑΣΙΚΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑΣ ΠΡΟΩΘΟΥΝ ΤΗΝ ΠΕΡΑΙΤΕΡΩ ΜΕΛΕΤΗ ΤΩΝ ΧΗΜΙΚΩΝ ΦΑΙΝΟΜΕΝΩΝ.1ο. ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ.1ος θερμοδυναμικός Νόμος (ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ) και 2ος Θερμοδυναμικός Νόμος ( ΕΝΤΡΟΠΙΑ). Θερμοδυναμικό Σύστημα. Aντιστρεπτές μεταβολές. . .

Δήμητρα Σπανού, συνταξιούχος καθηγήτρια χημικός Β/θμιας Εκπ/σης

υπό κατασκευή

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ- ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΟ

Θερμοδυναμική είναι η μελέτη μετατροπής της ενέργειας από μηχανική ενέργεια- εργο σε θερμότητα και αντίστροφα μέσα από μελέτη θερμοδυναμικών διεργασιών που είναι οι μεταβάσεις από την μια κατάσταση ενός συστήματος σε άλλη.

Η Θερμοδυναμική όπως και άλλες επιστήμες εξελίσσεταικαι από τις αφηρημένες έννοιες προχωρεί σε ειδικά συμπεράσματα που αποδεικνύονται πειραματικά.

Η ανάπτυξη της θεωρίας που είχε ξεκινήσει από τα διάφορα είδη μεταβολών όπως ο θερμοδυναμικός κύκλος του CARNOT προχωρά προς τις καταστατικές συναρτήσεις που τις θεωρεί σαν βασικές έννοιες όπως η ενέργεια, η εντροπία κ.α.

Τα ποικίλα είδη των μεταβολών (σε όγκο, θερμοκρασία, ύληκ.α.) εμφανίζονται πλέον απλά σαν διαφορικά των καταστατικών συναρτήσεων και στην εξέλιξή της εισάγει ευρέως την χρήση του διαφορικού λογισμού.

Τέλος να σημειώσουμε ότι η κλασσική Θερμοδυναμική εξετάζει τις ιδιότητες των συστημάτων σε κατάσταση ισορροπίας. Τελευταία όμως έχει επεκταθεί έξω από τις περιοχές ισορροπίας.

Η Κλασσική Θερμοδυναμική, που διατυπώθηκε χωρίς την βοήθεια θεωριών περί δομής της ύλης (όπως η Μοριακή Θεωρία), βασίζεται σε νόμους και αξιώματα εκ των οποίων τα δύο σημαντικότερα είναι:

ΤΟ ΠΡΩΤΟ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟ ΑΞΙΩΜΑ ή Ο ΠΡΩΤΟΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ

Είναι η αρχή διατήρησης της Ενέργειας στη Θερμοδυναμική.

Δηλώνει ότι σε ένα κλειστό σύστημα που εκτελεί μια τυχαία μεταβολή, η ενέργεια εισέρχεται ή εξέρχεται από τα όρια του συστήματος μόνο υπό μορφή έργου ή θερμότητας

Η συνολική μεταβολή της ενέργειας του συστήματος ισούται με την συνολική ενέργεια που περνά από τα όρια του συστήματος και είναι Η εσωτερική, η δυναμική και η κινητική του

ΤΟ ΔΕΥΤΕΡΟ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟ ΑΞΙΟΜΑ -ή Ο ΔΕΥΤΕΡΟΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ

Αναφέρει την κατεύθυνση μεταφοράς της θερμότητας και την εισαγωγή της έννοιας της εντροπίας. Η εφαρμογή αυτού του 2ου νόμου διευρύνει τους ορίζοντες της θερμοδυναμικής πέραν των θερμικών μηχανών σε άλλα πεδία, όπως η απόδοση των χημικών αντιδράσεων (Χημική Θερμοδυναμική), η μέγιστη τάσης μιας ηλεκτρικής στήλης, η μεταβολή τάσεως ατμών υγρού με την θερμοκρασία κ.α.

Λέει πως όταν η ενέργεια αλλάζει από τη μια μορφή σε μια άλλη μορφή ή όταν η ύλη κινείται ελεύθερα μέσα σε ένα κλειστο σύστημα η Εντροπία Αυξάνεται

ΣΥΣΤΗΜΑ- ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ

Με τον όρο σύστημα εννοούμε μια διάταξη που περιλαμβάνει ωρισμένη ποσότητα ύλης μιας ή περισσοτέρων χημικών ουσιών υπό καθορισμένη διευθέτηση. ( χώρου, ενέργειας , ύλης, ιδιοτήτων κ.α.) που μπορεί να διακρίνεται από το περιβάλλον του (αν και η διάκριση αυτή είναι συνήθως αυθαίρετη).

Η θερμοδυναμική θεωρία μπορεί να εφαρμοστεί σε συστήματα με πολύπλοκες μηχανικές, ηλεκτρικές και θερμικές ιδιότητες, υπό την προϋπόθεση να επικεντρωθεί αρχικά η προσοχή στις θερμικές ιδιότητες των εξεταζομένων συστημάτων και και στην συνέχεια είναι δυνατή η επέκταση της θερμοδυναμικής ανάλυσης σε συστήματα με μηχανικές και ηλεκτρικές ιδιότητες,.

Μπορούμε να διακρίνουμε είδη συστημάτων ως εξής:

Κλειστό σύστημα (υλικώς) : Τα όρια του συστήματος είναι αδιαπέραστα από την ύλη. Μπορεί όμως να ανταλλάσσεται ενέργεια (θερμότητα ή έργο)

Ανοικτό σύστημα: Τα όρια του συστήματος είναι διαπερατά ως προς την ύλη. Ανταλλάσσεται μάζα και ενέργεια

Μηχανικώς κλειστό σύστημα: Δεν υπάρχει ανταλλαγή μηχανικού έργεου μέσω των ορίων του συστήματος

Αδιαβατικό σύστημα: Δεν υπάρχει ανταλλαγή θερμότητας με το περιβάλλον (θερμομονωτικά τοιχώματα- αδιαβατικά)

Αποκλεισμένο ή απομονωμένο σύστημα: Τα όρια του συστήματος είναι αδιαπέραστα από ύλη και ενέργεια (θερμότητα ή μηχανικό έργο)

ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ ΕΚΤΑΤΙΚΑ ΚΑΙ ΕΝΤΑΤΙΚΑ ΜΕΓΕΘΗ

Όπως αναφέρθηκε η κλασσική Θερμοδυναμική περιορίζεται να ερευνά συστήματα όταν είναι σε κατάσταση ισορροπίας. Είναι απλές καταστάσεις που μπορούν να περιγραφούν με μικρό αριθμό μεταβλητών που είναι: Η εσωτερική Ενέργεια (U) ο όγκος (V) και η χημική σύσταση όπως εκφράζεται με τα mol των συστατικών του n1, n2, ...nν. (επίσης η μάζα m , η εντροπία S k.a.)

Αυτές οι μεταβλητές είναι εκτατικές δηλαδή έχουν αθροιστικό χαρακτήρα ώστε αν διαιρέσουμε το σύστημα σε μικρότερα η ολική παράμετρος είναι άθροισμα των μερών του συστήματος U= U1 +U2+... Un , V= V1 + V2 +...Vn, n1= n1΄ +n2΄΄ + ....

Τα εντατικά μεγέθη προκύπτουν από τα εκτατικά μεγέθη με διαίρεση δύο εκτατικών μεγεθών. Είναι η πυκνότητα p= m/V, το γραμμομοριακό κλάσμα ν= n/V2-V1 αλλά και θερμοκρασία και η Πίεση. Αυτές είναι εντατικές ιδιότητες και τα μεγέθη τους εντατικά μεγέθη είναι μετρήσιμα

Ο Πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής

Είναι η αρχή διατήρησης της Ενέργειας στη Θερμοδυναμική. Δηλώνει ότι η Ενέργεια

Η ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ U ΕΝΟΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ (ΕΚΤΑΤΙΚΗ ΙΔΙΟΤΗΤΑ)

Η ενέργεια ενός Θερμοδυναμικού συστήματος που αποτελεί το σύνολο της κινητικής ενέργειας των μορίων του, (μεταφορική περιστροφική δονητική) και της δυναμικής ενέργειας που σχετίζεται με την ηλεκτρική ενέργεια των ατόμων μεσα στα μόρια και τους κρυστάλλους. Περιλαμβάνει την ενέργεια σε όλους τους χημικούς δεσμούς και την ενέργεια των ελευθέρων ηλεκτρονίων αγωγής στα μέταλλα

ΟΙ ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΣΤΗΝ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΕΝΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ

ΑΝΤΙΣΤΡΕΠΤΕΣ ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ- ΑΝΤΙΣΤΡΕΠΤΕΣ ΠΗΓΕΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΕΡΓΟΥ

ΑΔΙΑΒΑΤΙΚΕΣ ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ

Αντιστρεπτές μεταβολές είναι η μεταβολές που μπορεί να γίνουν σε ένα σύστημα από μια αρχική θερμοδυναμική κατάσταση σε μια άλλη τελική με τρόπο ώστε στην πορεία αυτήν το σύστημα να περνά από διαδοχικές καταστάσεις ισορροπίας

Με αντίστοιχο τρόπο υπάρχει δυνατότητα το σύστημα να επανέλθει από την τελική στην αρχική κατάσταση.

κατά τρόπο ώστε να μπορεί να ακολουθήσει και αντίστροφη πορεία επανερχόμενο στην αρχική του κατάσταση. Η αντιστρεπτότητα μπορεί να συμβεί ακόμα και σε ποιοδήποτε σημείο της διαδικασίας.

Για να γίνει μια μεταβολή αντιστρεπτή πρέπει ναπροχωρήσει με πολύ μικρά βήματα , κάθε βήμα (αλλαγή) να είναι απειροστά μικρό.

Στην πραγματικότητα αντιστρεπτές μεταβολές είναι ιδανικές καταστάσεις που τις χρησιμοποιούμε για ικανοποιητικές προσεγγίσεις προβλημάτων. Ο λόγος είναι ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής που συνεπάγει την αύξηση της εντριπίας καθώς και οι ενεργειακές απώλειες που σχεδόν πάντα υπάρχουν

Αντιστρεπτή πηγή θερμότητας είναι το σύστημα που μπορεί να ανταλλάξει ενέργεια με άλλο σύστημα υπό μορφή θερμότητας αντιστρεπτά. Διατηρεί σταθερή την θερμοκρασία. Αυτό συνήθως είναι μια δεξαμενή θερμότητας αν οι διαστάσεις του είναι μεγάλες Ισχύει δq =TΔS

Αντιστρεπτή πηγή έργου είναι το σύστημα που μπορεί να ανταλλάξει ενέργεια με άλλο σύστημα υπό μορφή έργου αντιστρεπτά. Διατηρεί σταθερή την Πίεση. Αυτό συνήθως είναι μια δεξαμενή όγκου αν οι διαστάσεις του είναι μεγάλες Ισχύει ΔS =0

Έχουμε και Αδιαβατική Αντιστρεπτή μεταβολή είναι η μεταβολή στην οποία συμβαίνει χωρίς το αέριο σύστημα να ανταλλάσσει θερμότητα με το περιβάλλον Q=0 είναι και αντιστρεπτή. Όλο το παραγόμενο έργο συμβαίνει λόγω της μείωσης της εσωτερικής ενέργειας του συστήματος

ΔU= ΔW = -pΔV

Οι μεταβολές της εσωτερικής ενέργειας μπορεί να γίνουν με δύο τρόπους:

Η μεταβολή στην εσωτερική ενέργεια να οφείλεται στην προσφορά ή εξαγωγή μηχανικού έργου W υπό σταθερή θερμοκρασία δηλαδή χωρίς ανταλλαγή θερμότητας με το περιβάλλον (Ισόθερμη μεταβολή). ΔU= ΔW = -pΔV
Με την προσφορά εξωτερικής ενέργειας χωρίς μεταβολή του όγκου (ισόχωρη. ΔU = Q ΔV =0
Με τους δύο τρόπους ταυτόχρονα ΔU = Q - W

ΔU ΣΕ ΚΛΕΙΣΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ (n=σταθερό, ΔΕΝ ΑΝΤΑΛΛΑΣΕΙ ΥΛΗ)

ΑΝΤΑΛΛΑΣΕΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΜΕ ΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΤΟΣΟ ΥΠΟ ΜΟΡΦΗ ΕΡΓΟΥ ΟΣΟ ΚΑΙ ΜΕ ΤΗ ΜΟΡΦΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ

Ο πρώτος νόμος της Θερμοδυναμικής που προέρχεται από τον νόμο διατήρησης της ενέργειας

Σε μια τυχαία αντιστρεπτή μεταβολή το έργο κατά την εκτόνωση του αερίου από όγκο V1 σε όγκο V1+ΔV είναι ίσο με το εμβαδόν της επιφάνειας με το κίτρινο χρώμα.

Η μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας σε ένα σύστημα είναι αποτέλεσμα μεταφοράς ενέργειας υπό μορφή έργου και υπό μορφή θερμότητας (ανταλλαγή με το περιβάλλον) dU = δQ + δW

Σε μια τυχαία αντιστρεπτή μεταβολή το έργο του αερίου κατά τη μεταβολή του από το Α στο Β είναι ίσο με το εμβαδόν κάτω από την γραμμή του διαγράμματος.

H εσωτερική ενέργεια είναι συνάρτηση των όγκου V, της θερμοκρασίας Τ και της πίεσης p. Όμως εάν πρόκειται για ιδανικό αέριο τα μεγέθη αυτά συνδέονται με την καταστατική εξίσωση PV=nRT

Για κλειστό σύστημα με σταθερή σύσταση,

Μπορούμε στην συνέχεια να κάνουμε μερική ολοκλήρωση της ολικής διαφορικής dU και των μερικών διαφορικών δq για ισόθερμη απειροστή μεταβολή και δw για ισόχωρη απειροστή μεταβολή

Εδώ σημειώνουμε ότι η μερική παράγωγος -διαφορικό πηλικο είναι το μέγεθος θερμοχωρητικότητα υπό σταθερό όγκο

ΔU ΣΕ ΚΛΕΙΣΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ

ΕΡΓΟ ΕΝΟΣ ΑΕΡΙΟΥ ΣΕ ΜΙΑ ΙΣΟΘΕΡΜΗ ΑΝΤΙΣΤΡΕΨΙΜΗ ΜΕΤΑΒΟΛΗ ΟΓΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ (n και Τ= σταθερά)

Είναι η ενέργεια που ανταλλάσει το αέριο με το περιβάλλον που οφείλεται αποκλειστικά στην μεταβολή του όγκου του

Τότε έχουμε U(V, T) =(θU/θV)T dV γιατι αν Τ=σταθερό ΔΤ=0

Όταν προσφέρεται ή αφαιρείται ενέργεια από ένα αέριο μέσω της μεταβολής του όγου του από V1 σε V2 με ΔV =V2-V1 έχουμε μεταβολή στην εσωτερική του ενέργεια ΔU που εξαρτάται μόνο από την μεταβολή του όγκου του.

Έχουμε συμπίεση αν V2< V1 και τότε υπάρχει αύξηση στην εσωτερική του ενέργεια δηλαδή ΔU>0 ενώ το εξωτερικό έργο είναι αρνητικό (καταναλισκόμενο)

Έχουμε εκτόνωση αν V2> V1 και τότε υπάρχει μείωση στην εσωτερική του ενέργεια δηλαδή η ΔU<0 (ελλάτωση της εσωτερικής ενέργειας).

Αν υποθέσουμε ιδανικά ότι η πίεση στο εσωτερικό του αερίου είναι ίση με την εξωτερική πίεση ιση με p

για πολύ μικρή μεταβολή του όγκου το εξωτερικό έργο δίνεται από τη σχέση ΔW = p ΔV ενώ αντίθετα το έργο που αντιστοιχεί στο αέριο ΔW = -pΔV

Σε μια τυχαία αντιστρεπτή μεταβολή (από διαδοχικές καταστάσεις ισορροπίας)

Σχήμα: Υπολογισμός του έργου αλλαγής όγκου ως περιοχή κά

η μετάβαση του αερίου από την κατάσταση Α με όγκο αρχικό (V1) στην κατάσταση Β με τελικό όγκο V2 το έργο είναι ίσο με το εμβαδόν του γραμμοσκιασμένου (και χρησημοποιούμε την μαθηματική μέθοδο της ολοκλήρωσης )

Αν θεωρήσουμε την αντιστρεπτή ισόθερμη μεταβολή ενός ιδανικού αερίου, από την καταστατική εξίσωση PV= nRT η πίεση ισούται με

P= nRT/V ή 1/V .nRT Θεωρούμε το nRT σταθερό εφόσον πρόκειται για ισόθερμη μεταβολή Το έργο δίνεται με επίλυση του ολοκληρώματος

για Ισόθερμη: W =-nRTln(V2/V1)

Η μεταβολή της Εσωτερικής Ενέργειας ΔU που δίνεται από τον πρώτο νόμο της Θερμοδυναμικής είναι:

ΔU = Q - W

To σύστημα είναι αδιαβατικό , δεν ανταλλάσσει ενέργεια με το περιβάλλον υπό μορφή θερμότητας (Τ= σταθερή) οπότε Q=0 kai ΔU =-W

Στην ισόθερμη συμπίεση ο τελικός όγκος V_Ε (V₂) είναι μικρότερος από τον αρχικό V_A (V₁) άρα το ln V2/V1 είναι αρνητικό και συνολικά το W θετικό . Η εσωτερική ενέργεια του συστήμαρτος αυξάνεται ΔU>0

Στην ισόθερμη εκτόνωση ο τελικός όγκος V_Ε (V₂) είναι μεγαλύτερος από τον αρχικό V_A (V₁) άρα το ln V2/V1 είναι θετικό και συνολικά το W αρνητικό . Η εσωτερική ενέργεια του συστήμαρτος ελλατώνεται ΔU<0

ΔU ΣΕ ΚΛΕΙΣΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ

ΕΡΓΟ ΕΝΟΣ ΑΕΡΙΟΥ ΣΕ ΜΙΑ ΙΣΟΒΑΡΗ ΑΝΤΙΣΤΡΕΨΙΜΗ ΜΕΤΑΒΟΛΗ (n και Ρ=σταθερά)

Η ισόβαρής μεταβολή ενός αερίου από την κατάσταση Α στην κατάσταση Β. Σε ένα αέριο θερμαίνουμε υπό σταθερή πίεση ώστε από τον αρχικό όγκο V1 να φτάσει σε τελικό όγκο V2. To συνολικό έργο που παράγεται είναι W= P(V2-V1)

Εάν πρόκειται για ιδανικο αέριο ώστε

PΔV= nRΔT γίνεται

για ισοβαρή: W= nR(T2-T1)
άρα από τον πρώτο νόμο ΔU = Q - W

έχουμε Q= ΔU +P(V2-V1) =dq -PdV

ΘΕΡΜΟΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΥΠΟ ΣΤΑΘΕΡΟ ΟΓΚΟ V = σταθερά)(ν,

από την αρχική ολική διαφορική

σε ιδανικό αέριο η εσωτερική ενέργεια εξαρτάται μόνο από τη θερμοκρασία άρα

Zustandsfunktion innere Energie U

ένας δεύτερος τρόπος είναι:

dU = (θU/θΤ)_VdΤ + θU/θV)_TdV ΔU = Q - W -> Q=ΔU +W => dQ = (θU/θT)_VdT + (θU/θV)_TdV + pdV ->

την αρχική ολική διαφορική της U(V,T) αναδιατάσουμε και έχουμε:

dq = (θU/θT)_VdT +[ p+ (θU/θV)_T] dV

c_V = (θU/θT)_{V είναι η θερμοχωρητικότητα υπό σταθερό όγκο}

Η θερμότητα που ανταλλάσεται υπό σταθερό όγκο dq = c_V dT

Η μερική παράγωγος -διαφορικό πηλικο θU/θV)_T είναι το μέγεθος που δίνει το μέτρο για την π

Με αντικαταστάσεις στην αρχική διαφορική

Ξεκινώντας dU = θU/θV)_TdV + (θU/θΤ)_PdΤ

Αντικαθιστώντας μπορούμε να έχουμε: dU = π_τdV + C_vdT κι αν διαιρέσουμε με το θΤ έχουμε και

ΘΕΡΜΟΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΥΠΌ ΣΤΑΘΕΡΟ ΟΓΚΟ. ΣΧΕΣΗ C_V- C_P

dU = (θU/θV)_TdV + (θU/θΤ)_PdΤ διαιρούμε με dT με p=st ->

(dU/dΤ) = θU/θV)_TV .(θV/θΤ)_Ρ+ [(θU/θΤ)_PdT ]/dT

-> (dU/dΤ) = π_τ.(θV/θΤ)_Ρ+ C_V

ονομάζουμε Cv το και αυτό επίσης ορίζουμε ΘΕΡΜΟΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΥΠΟ ΣΤΑΘΕΡΗ ΠΙΕΣΗ

(θU/θΤ)_P=c_V

Εμβάθυνση στην εξίσωση αυτή δείχνει ότι ο όγκος και η εσωτερική ενέργεια είναι αλληλοεξαρτώμενες και αν πρόκειται για ιδανικό αέριο, αυτό είναι και ο ορισμός του ιδανικού αερίου και είναι ισοδύναμη με την PV=nRT

ΕΡΓΟ ΕΝΟΣ ΑΕΡΙΟΥ ΣΕ ΜΙΑ ΑΔΙΑΒΑΤΙΚΗ ΜΕΤΑΒΟΛΗ ΟΓΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ (Q=0)

Εδώ σε μια αδιαβατική μεταβολή, το σύστημα (αέριο) δεν ανταλλάσσει θερμότητα με το περιβάλλον Q=0 .

Η θερμοκρασία μπορεί να αυξηθεί ή να μειωθεί ανάλογα δηλαδή μπορεί να έχουμε μια αδιαβατική εκτόνωση (V2>V1)

ή μια αδιαβατική ψύξη (V2

Όλο το παραγόμενο/καταναλισκόμενο έργο συμβαίνει λόγω της μείωσης/ αύξησης της εσωτερικής ενέργειας του συστήματος $W=-\Delta U\,$

Ο νόμος που εκφράζει αυτήν την μεταβολή είναι ο νόμος του Poisson

: $p\cdot V^{\gamma }\,$ $p\cdot V^{\gamma }\,$ = σταθερό και το έργο υπολογίζεται από τη σχέση $W={\frac {p_{t}\cdot V_{t}-p_{a}\cdot V_{a}}{1-\gamma }}$

Εάν έχουμε και αδιαβατική αντιστρεπτή μεταβολή

ΤΟ ΔΕΥΤΕΡΟ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟ ΑΞΙΟΜΑ -ή Ο ΔΕΥΤΕΡΟΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ

ΕΝΤΡΟΠΙΑ- ΤΟ ΑΞΙΩΜΑ ΤΗΣ ΜΕΓΙΣΤΗΣ ΕΝΤΡΟΠΙΑΣ (S)

Υπάρχει μια συνεχής, παραγωγίσιμη και μονοτόνως αύξουσα συνάρτηση της ενέργειας που ανήκει στις εκτατικές ιδιοτήτες κάθε απλού συστήματος

S= S(U, V, n1, n2...ni)

Η εντροπία ενός αντικειμένου είναι ένα μέτρο της ποσότητας ενέργειας που δεν είναι διαθέσιμη για την

Εντροπία είναι επίσης ένα μέτρο του πιθανού αριθμού διατάξεων που μπορούν να έχουν τα άτομα σε ένα σύστημα, δηλαδή ένα μέτρο της τυχαιότητας ή της αβεβαιότητας (αταξία)

Θεωρείται το μέτρο της εξάπλωσης της ύλης και της ενέργειας παντού όπου έχουν πρόσβαση

Σύμφωνα με φυσικό νόμο, για να γίνει μικρότερη η εντροπία ενός αντικειμένου πρέπει να απορροφήσει ενέργεια υπό μορφή έργου

Υπάρχει μια συνάρτηση των εκτατικών ιδιοτήτων συστήματος, παραγωγίσιμη, συνεχής, μονοτόνως αύξουσα

που ονομάζουμε εντροπία: S =S(U, V, n₁, n₂, ...n_n)

Αν έχουμε δύο συστήματα Α και Α΄

ώστε για το Α S =S(U, V, n₁, n₂, ...n_n)

και για το Α΄ S΄ =S΄(U΄, V΄, n_1΄, n_2΄, ...n_n΄)

και που υπάρχουν περιορισμοί ώστε να μην ανταλλάσουν μεταξύ τους U, V, n

και αν με κάποιον τρόπο τα δύο Α και Α΄ περιέχονται μέσα σε κλειστό αδιαβατικό και απομονωμένο σύστημα Αεξ

τότε αν τα Α και Α΄συνδεθούν ισχύει:

ΔSεξ = ΔS +ΔS΄

ΠΗΓΕΣ

Φυσικοχημεία Βασική Θεώρηση Ν.Α. Κατσάνου

4-5 ΕΡΓΟ ΠΑΡΑΓΟΜΕΝΟ ΑΠΟ ΑΕΡΙΟ ΚΑΤΑ ΤΗ ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΜΕΤΑΒΟΛΩΝ

Συνάρτηση κατάστασης εσωτερική ενέργεια U ΟΓΚΟΥhttps://eclass.hmu.gr/modules/document/file.php/MECH215/%CE%A0%CE%B1%CF%81%CE%BF%CF%85%CF%83%CE%B9%CE%AC%CF%83%CE%B5%CE%B9%CF%82%20%CE%B4%CE%B9%CE%B1%CE%BB%CE%AD%CE%BE%CE%B5%CF%89%CE%BD/%CE%A0%CE%B1%CF%81%CE%BF%CF%85%CF%83%CE%B9%CE%AC%CF%83%CE%B5%CE%B9%CF%82%20%CE%9A%CE%B1%CE%B8.%20%CE%9A%CE%B1%CF%84%CF%83%CE%B1%CF%80%CF%81%CE%B1%CE%BA%CE%AC%CE%BA%CE%B7/1.%20%CE%92%CE%B1%CF%83%CE%B9%CE%BA%CE%AD%CF%82%20%CE%AD%CE%BD%CE%BD%CE%BF%CE%B9%CE%B5%CF%82%20%CE%98%CE%B5%CF%81%CE%BC%CE%BF%CE%B4%CF%85%CE%BD%CE%B1%CE%BC%CE%B9%CE%BA%CE%AE%CF%82.pdf

Αναστρέψιμη επέκταση

Συνάρτηση κατάστασης εσωτερική ενέργεια U

Ενότητα 6η - Μερική Παράγωγος ΙΙ

Εσωτερική ενέργεια

https://www.pci.tu-bs.de/aggericke/PC1/Kap_II/ZustandsfunktionU.htm

$Q = m \cdot c_p \cdot (T_2 - T_1)$

PHYSIC LESSONS: ΙΣΟΘΕΡΜΗ ΑΝΤΙΣΤΡΕΠΤΗ ΜΕΤΑΒΟΛΗ

4-9 ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΤΟΥ ΠΡΩΤΟΥ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΥ ΝΟΜΟΥ ΣΕ ΕΙΔΙΚΕΣ ΠΕΡΙΠΤΩΣΕΙΣ

ΔΙΑΔΙΚΤΥΑΚΟ ΟΙΚΟΔΙΔΑΣΚΑΛΕΙΟ ΦΥΣΙΚΗΣ KAI ΧΗΜΕΙΑ