18) Термодинамикалық потенциалдар u, h, f, g және олардың іргелі теңдеулері

Термодинами́ческие потенциа́лы (термодинамические функции) — характеристическая функция в термодинамике, убыль которых в равновесных процессах, протекающих при постоянстве значений соответствующих независимых параметров, равна полезной внешней работе.

Термин был введён Пьером Дюгемом, Гиббс в своих работах использовал термин «фундаментальные функции».

Выделяют следующие термодинамические потенциалы:

• внутренняя энергия

• энтальпия

• свободная энергия Гельмгольца

• потенциал Гиббса

• большой термодинамический потенциал

Внутренняя энергия

Определяется в соответствии с первым началом термодинамики, как разность между количеством теплоты, сообщенным системе, и работой, совершенной системойнад внешними телами:

.

Энтальпия

Определяется следующим образом:

,

где  — давление, а  — объём.

Поскольку в изобарном процессе работа равна , приращение энтальпии в квазистатическом изобарном процессе равно количеству теплоты, полученному системой.

Свободная энергия Гельмгольца

Также часто называемый просто свободной энергией. Определяется следующим образом:

,

где  — температура и  — энтропия.

Поскольку в изотермическом процессе количество теплоты, полученное системой, равно , то убыль свободной энергии в квазистатическом изотермическом процессе равна работе, совершённой системой над внешними телами.

Потенциал Гиббса

Также называемый энергией Гиббса, термодинамическим потенциалом, свободной энергией Гиббса и даже просто свободной энергией (что может привести к смешиванию потенциала Гиббса со свободной энергией Гельмгольца):

.

43) 1-ші текті фазалық ауысымдар.

Экспериментальные данные при фазовых переходах первого рода :

1) скачком изменяется удельный объем или плотность,

2) скачком изменяется s, то есть , то есть необходима затрата теплоты фазового перехода,

3) возможны метастабильные состояния.

Примеры: все переходы из одного агрегатного состояния в другое, многие переходы из одних кристаллических модификаций в другие , переход сверхпроводника в несверхпроводящее состояние в магнитном поле и другие.

Так как ,, из эксперимента следует, что

, , т.е.,

, , т.е.,

в соответствии с классификацией Эренфеста см. рис. 1.

Рис. 1

26) Нақты газдың күй теңдеулері.

Менделеев-Клапейрон теңдеуі молекулалары бір-бірімен әсерлеспейтін және нүкте деп қарастырылатын идеал газдардың күйін анықтайды. Нақты газдардың молекуларының өлшемдері болады және олар бір-бірімен өзара әсерлеседі. Нақты газдардың күйін анықтайтын теңдеуді алу үшін голланд ғалымы Ван-дер-Ваальс Менделеев-Клапейрон теңдеуіне молекулаларды өлшемдерін және өзара әсерлесуін ескеретін түзету енгізді. Бұл алынған теңдеу нақты газдардың күй теңдеуі немесе Ван-дер-Ваальс теңдеуі деп аталады. Мөлшері 1 моль нақты газ үшін Ван-дер-Ваальс теңдеуі келесі түрде жазылады:

                                                ,                        

мұндағы:-Ван-дер-Ваальс тұрақтылары, өлшем бірліктері. Бірінші жақша ішіндегітүзетуі молекулалардың арасындағы тартылыс күшінің әсерінен пайда болады. Оны кейде ішкі қысым деп атайды.түзетуі молекулалардың өлшемдерін ескереді. Кез-келген мөлшердегі нақты газ үшін Ван-дер-Ваальс теңдеуіекенін ескере отырып келесі түрде жазылады:

немесе  .

Нақты газдардың ішкі энергиясы өрнегімен анықталады, мұндағы- молекулалардың қосынды кинетикалық энергиясы,-молекулалардың қосынды өзара әсерлесу энергиясы.энергиясын анықтайық. Ол үшін молекулалардың арасындағы тартылу күшінің жұмысыэнергиясының кемуіне тең екенін ескереміз, яғни. Молекулалардың арасындағы тартылу күшіішкі қысыммен сипатталады. Сондықтанжәне.

Молекулалардың қосынды кинетикалық энергиясы олардың қозғалысына тәуелді болады.

Сондықтан Ван-дер-Ваальс газының 1 молінің ішкі энергиясы

,

мұндағы: .