*   >> Lese Utdanning Artikler >> education >> college and university

Helmholtz fri energi av Thermal Physics forelesningsnotater

Helmholtz fri energi

Definer Helmholtz fri energi som

F

= U Anmeldelser - ts (6,1)

Dersom systemet er i kontakt med et reservoar, F

vil være et minimum når de to systemene er i likevekt. For å se dette, anser en infintesimal overføring av energi fra systemet til reservoaret ved konstant temperatur. Så

dF

= dU Anmeldelser - t ds

Men per definisjon, så ser vi at dU

= t ds. Således dF

= 0, som er tilstanden til en ekstremverdi.

For å vise dette er et minimum, husker at siden den totale energien i det kombinerte systemet er U

= U

R + U

S, entropien av det kombinerte systemet er

nå minnes om at systemet er i sin mest sannsynlige konfigurasjon ved likevekt. Dette betyr at entropien av det kombinerte systemet er maksimert. Dette kan bare være sant for F

S er et minimum ved likevekt.


Tenk en forsvinnende endring i F

dF

= dU Anmeldelser - t d Anmeldelser s - s d

t

Fra den termodynamiske identiteten funnet tidligere, ser vi at dU Anmeldelser - t d Anmeldelser s = - p

dV

, så dette blir

dF

= - p

dV Anmeldelser - s d

t

men generelt, etter

slik at vi får de identifikasjoner

og (6.2)

Maxwell Relations

Nå vurderer de andre derivater og. Vi vet at de må være lik hverandre. Erstatte de likheter i (6.

2), får vi forholdet

(6,3)

Dette er det første av det som er kjent som Maxwell relasjoner. Vi vil utlede mer senere i kurset.

Siden vi har uttalt at partisjonsfunksjonen er ekstremt viktig og brukes til å utlede mange av de makroskopiske egenskapene til systemet, vil vi gjerne redefinere Helmholtz fri energi som en funksjon av Z

. Start med definisjonen av F

F

= U Anmeldelser - ts

Fra (6.

2) så vi at så dette blir en differensialligning, etter

Å dele gjennom av t, ser vi at dette tilsvarer

(6,4)

Recall at U

er den gjennomsnittlige energi til systemet, S>, og at etter å definere partisjonsfunksjonen viste vi at

Ved å erstatte dette for U

, får vi

eller

F

= -t ln Z

+ t A product: ( V

)

Vi kan vurdere volumet avhengig funksjon ved å merke seg at s

Page   <<       [1] [2] >>

Copyright © 2008 - 2016 Lese Utdanning Artikler,https://utdanning.nmjjxx.com All rights reserved.