ΚΛΑΣΙΚΗ ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΗ ΜΑΘΗΜΑ-IV ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΑ ΥΝΑΜΙΚΑ - ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΦΑΣΕΩΝ

Σχετικά έγγραφα
ΚΛΑΣΙΚΗ ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ-3 ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΑ ΥΝΑΜΙΚΑ - ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΦΑΣΕΩΝ

ΚΛΑΣΙΚΗ ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ-2 ΤΑ ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΑ ΑΞΙΩΜΑΤΑ και ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΑ ΥΝΑΜΙΚΑ

ΚΛΑΣΙΚΗ ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΗ ΜΑΘΗΜΑ-ΙΙΙ ΤΑ ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΑ ΑΞΙΩΜΑΤ

ΚΛΑΣΙΚΗ ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ-1 ΟΡΙΣΜΟΙ

ΚΛΑΣΙΚΗ ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΗ ΜΑΘΗΜΑ-V ΑΣΚΗΣΗ Α2 - JOULE-THOMSON

ΚΛΑΣΙΚΗ ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΗ ΜΑΘΗΜΑ-ΙΙ ΟΡΙΣΜΟΙ

ΚΛΑΣΙΚΗ ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ - 5 ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΦΑΣΕΩΝ ΚΑΙ ΧΗΜΙΚΩΝ ΑΝΤΙ ΡΑΣΕΩΝ

ΚΛΑΣΙΚΗ (ΧΗΜΙΚΗ) ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΗ

ΜΑΘΗΜΑ - VI ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΗ Ι (ΚΛΑΣΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ) Α. ΑΣΚΗΣΗ Α3 - Θερµοχωρητικότητα αερίων Προσδιορισµός του Αδιαβατικού συντελεστή γ

ΜΑΘΗΜΑ - VIII ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΦΑΣΕΩΝ ΑΣΚΗΣΗ Α1 - Τάση ατµών καθαρού υ

Χημικές Διεργασίες: Χημική Ισορροπία η σύνδεση με τη Θερμοδυναμική

Κλασική και στατιστική Θερμοδυναμική

ΚΛΑΣΙΚΗ ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΗ: µια γεωµετρική ερµηνεία

ΚΛΑΣΙΚΗ (ΧΗΜΙΚΗ) ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΗ ΕΙΣΑΓΩΓΗ

3 ος ΘΕΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ- ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΑ ΔΥΝΑΜΙΚΑ ΘΕΩΡΙΑ

ΜΑΘΗΜΑ - X ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΣΗ ΑΣΚΗΣΗ Β11 - (Ι) ΠΡΟΣ ΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΣΤΑ FARADAY ΑΣΚΗΣΗ Β11 - (ΙΙ) ΠΡΟΣ ΙΟΡΙΣΜΟΣ ΦΟΡΤΙΩΝ ΚΑΙ ΗΛΕΚΤΡΟΧΗΜΙΚΩΝ ΙΣΟ ΥΝΑΜΩΝ

ΚΛΑΣΙΚΗ ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ - 4 ΗΛΕΚΤΡΟΧΗΜΕΙΑ

ΚΛΑΣΙΚΗ (ΧΗΜΙΚΗ) ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΗ ΕΙΣΑΓΩΓΗ

ΚΛΑΣΙΚΗ (ΧΗΜΙΚΗ) ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΗ ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Enrico Fermi, Thermodynamics, 1937

ΠΡΟΧΩΡΗΜΕΝΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Ι. Ενότητα 4: Πρώτος Θερμοδυναμικός Νόμος. Σογομών Μπογοσιάν Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

2. Θερμοδυναμική. 2.1 Γενική Θεώρηση

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΥΤΕΡΟ ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΗ

O δεύτερος νόµος της θερµοδυναµικής

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Ι. Ενότητα 6: Εντροπία. Σογομών Μπογοσιάν Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

du đ Q đw đ E m (1) και στον 2 ο Νόμο, (2) Συνήθως χρησιμοποιείται η γνωστή από τη Μηχανική

Σχέσεις µεταξύ θερµοδυναµικών παραµέτρων σε κλειστά συστήµατα σταθερής σύστασης

ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ. κινητική + + δυναμική

ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ Ι

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ ΕΝΤΡΟΠΙΑ ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ

ΕΥΣΤΑΘΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΚΑΙ ΕΛΑΧΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΤΗΣ (ΕΛΕΥΘΕΡΗΣ) ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

Το θεώρηµα πεπλεγµένων συναρτήσεων

ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗΣ ΙΞΩ ΟΥΣ ΡΟΗΣ ΕΝΟΣ ΡΕΥΣΤΟΥ (ΙΞΩ ΟΜΕΤΡΙΑ)

4.1 Το αόριστο ολοκλήρωµα - Βασικά ολοκληρώ-

ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ. κινητική + + δυναμική

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ & ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ Α. και d B οι πυκνότητα του αερίου στις καταστάσεις Α και Β αντίστοιχα, τότε

ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΗ ΧΗΜΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ (ΘΧΜ) 1. ΣΚΟΠΟΣ και ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ 2. ΘΕΜΕΛΙΑ

Ενθαλπία. Ηενθαλπία (Η) συστήµατος ορίζεται ως: Η=U+pV

Θερμότητα - διαφάνειες , Σειρά 1

Ακρότατα υπό συνθήκη και οι πολλαπλασιαστές του Lagrange

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Ι. Ενότητα 8: Θερμοχωρητικότητα Χημικό δυναμικό και ισορροπία. Σογομών Μπογοσιάν Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ Τµήµα Επιστήµης Υπολογιστών. HY-112: Φυσική Ι Χειµερινό Εξάµηνο 2016 ιδάσκων : Γ. Καφεντζής. εύτερη Σειρά Ασκήσεων - Λύσεις.

Στατιστική Θερμοδυναμική

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ 2008

Όταν θα έχουµε τελειώσει το Κεφάλαιο αυτό θα µπορούµε να:

Οργάνωση και Αλληλεπιδράσεις σε Μοριακό Επίπεδο

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ ΙΙ Ι. Α. ΧΑΤΖΗΑΓΑΠΙΟΥ ΑΝΑΠΛΗΡΩΤΗΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ

Εργαστήριο Φυσικής Χηµείας, Τµήµα Χηµείας, ΑΠΘ

Ελεύθερη ενέργεια. Ελεύθερη ενέργεια Gibbs. Αποτελείται από δύο όρους: την ενθαλπία H και την εντροπία S.

2.60 ακαριαία. σιγά σιγά

0.4 ιαφόριση συναρτήσεων

Κανόνες παραγώγισης ( )

ΘΕΡΜΙΔΟΜΕΤΡΙΑ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΜΗΔΕΝΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ. Μονάδες - Τάξεις μεγέθους

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Θερμοδυναμική

αx αx αx αx 2 αx = α e } 2 x x x dx καλείται η παραβολική συνάρτηση η οποία στο x

3. Ν αποδειχθεί ότι σε ιδανικό αέριο : α=1/t και κ Τ =1/Ρ όπου α ο συντελεστής διαστολής και κ T ο ισόθερµος συντελεστής συµπιεστότητας.

M V n. nm V. M v. M v T P P S V P = = + = σταθερή σε παραγώγιση, τον ορισµό του συντελεστή διαστολής α = 1, κυκλική εναλλαγή 3

e 5t (sin 5t)u(t)e st dt e st dt e 5t e j5t e st dt s j5 j10 (s + 5 j5)(s j5)

Κεφάλαιο 3 ΠΑΡΑΓΩΓΟΣ. 3.1 Η έννοια της παραγώγου. y = f(x) f(x 0 ), = f(x 0 + x) f(x 0 )

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5. Κινητικές και θερμοδυναμικές θεωρήσεις

Φυσική Προσανατολισμού Β Λυκείου Κεφάλαιο 2 ο. Σύντομη Θεωρία

Παππάς Χρήστος. Επίκουρος καθηγητής

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Θερμοδυναμική

ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ. o o o f f 3 o o o f 3 f o o o o o f 3 f 2 f 2 f H = H ( HCl ) H ( NH ) 2A + B Γ + 3

Υπό Γεωργίου Κολλίντζα

ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ (ΚΕΦΑΛΑΙΟ 38 +)

Φυσικοί μετασχηματισμοί καθαρών ουσιών

Αλγεβρικες οµες Ι Ασκησεις - Φυλλαδιο 2

διαιρούμε με το εμβαδό Α 2 του εμβόλου (1)

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

Μηχανική ΙI. Μετασχηµατισµοί Legendre. της : (η γραφική της παράσταση δίνεται στο ακόλουθο σχήµα). Εάν

P,V PV=nRT : (p), ) ) ) :

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΙΙ ιδάσκων : Ε. Στεφανόπουλος 12 ιουνιου 2017

εύτερος Θερμοδυναμικός Νόμος Εντροπία ιαθέσιμη ενέργεια Εξέργεια

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Ι. Ενότητα 2: Θερμοδυναμικές συναρτήσεις. Σογομών Μπογοσιάν Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

[ ] [ ] ΘΕΜΑ 1o A. Για x x 0 έχουµε: παραγωγίσιµη στο χ 0 ) άρα η f είναι συνεχής στο χ 0.

Αρµονική Ανάλυση. Ενότητα: Το ϑεώρηµα παρεµβολής του Riesz και η ανισότητα Hausdorff-Young. Απόστολος Γιαννόπουλος.

(α) u(2, -1), (β) u(1/x, x/y).

ΑΝΩΤΕΡΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΕΣ ΣΧΕΣΕΙΣ

Έργο παραγώμενο στο τοίχωμα

Physics by Chris Simopoulos

Προσοµοιώσεις µοριακής δυναµικής

Thanasis Xenos ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗ ΕΤΑΙΡΕΙΑ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΗΜΑΘΙΑΣ

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ. . γ) Μετατόπιση δεξιά, συνολικά µείωση της ποσότητας του Cl. . στ) Καµία µεταβολή.

Ο δεύτερος νόμος Παραδείγματα αυθόρμητων φαινομένων: Παραδείγματα μη αυθόρμητων φαινομένων: συγκεκριμένο χαρακτηριστικό

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΧΗΜΕΙΑΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ. Στις ερωτήσεις 1.1 έως 1.4 να επιλέξετε τη σωστή απάντηση:

Α Θερμοδυναμικός Νόμος

* Επειδή μόνο η μεταφορά θερμότητας έχει νόημα, είτε συμβολίζεται με dq, είτε με Q, είναι το ίδιο.

f( x 1, x ( ) ( ) f x > f x. ( ) ( )

Απαντήσεις Διαγωνισµού Μηχανικής ΙΙ Ιουνίου Ερώτηµα 2

{ } ΠΛΗ 12: ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΙΑ ΤΗ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Ι 2 η ΓΡΑΠΤΗ ΕΡΓΑΣΙΑ. Απαντήσεις. 1. (15 µονάδες)

4.3 Παραδείγµατα στην συνέχεια συναρτήσεων

9. Γενικευμένα Στατιστικά Σύνολα

ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ - ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Θερμοδυναμική. Μη Αντιστρεπτότητα και ο 2ος Θ.ν. Διδάσκων : Καθηγητής Γ.

Πετρολογία Μαγματικών & Μεταμορφωμένων μ Πετρωμάτων Μέρος 1 ο : Μαγματικά Πετρώματα

ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΙΙ Σεπτέµβριος 2001 ΘΕΜΑ 1 Ένα φυσικό σύστηµα, ενός βαθµού ελευθερίας, περιγράφεται από την ακόλουθη συνάρτηση

Transcript:

ΚΛΑΣΙΚΗ ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΗ ΜΑΘΗΜΑ-IV ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΑ ΥΝΑΜΙΚΑ - ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΦΑΣΕΩΝ Σταύρος Κ. Φαράντος Τµήµα Χηµείας, Πανεπιστήµιο Κρήτης, και Ινστιτούτο Ηλεκτρονικής οµής και Λέιζερ, Ιδρυµα Τεχνολογίας και Ερευνας, Ηράκλειο, Κρήτη http://tccc.iesl.forth.gr/education/local.html ΗΡΑΚΛΕΙΟ - ΚΡΗΤΗ 2016

ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΑ ΥΝΑΜΙΚΑ - 1 Πίνακας: ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΑ ΥΝΑΜΙΚΑ και οι ιδιότητές τους. Εσωτερική Ενέργεια (U) - Μονωµένο Σύστηµα, Μικροκανονική Συλλογή Ενθαλπία (H) - Ισοβαρές Σύστηµα, Ισοβαρής Συλλογή Ελεύθερη Ενέργεια Helmholtz (A) - Κλειστό Σύστηµα, Κανονική Συλλογή Ελεύθερη Ενέργεια Gibbs (G) - Ανοικτό Σύστηµα, Ισόθερµη και Ισοβαρής Συλλογή U H U(S, V, N) TS + ( P)V + µn H(S, P, N) U ( P)V du(s, V, N) TdS + ( P)dV + µdn dh(s, P, N) d(u + PV ) du(s, V, N) TdS PdV + µdn dh(s, P, N) TdS + VdP + µdn ( ) U S ( ) V,N U V ( ) S,N U N S,V T P µ ( ) H S ( ) P,N H P ( ) S,N H N S,P T V µ ( ) V ( ) S,N N ( ) S,V P N S,V ( ) P S ( ) V,N µ S ( ) V,N µ V S,N ( ) P ( ) S,N N ( ) S,P V N S,P ( ) V S ( ) P,N µ S ( ) P,N µ P S,N

ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΑ ΥΝΑΜΙΚΑ - 2 Πίνακας: ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΑ ΥΝΑΜΙΚΑ και οι ιδιότητές τους. Εσωτερική Ενέργεια (U) - Μονωµένο Σύστηµα, Μικροκανονική Συλλογή Ενθαλπία (H) - Ισοβαρές Σύστηµα, Ισοβαρής Συλλογή Ελεύθερη Ενέργεια Helmholtz (A) - Κλειστό Σύστηµα, Κανονική Συλλογή Ελεύθερη Ενέργεια Gibbs (G) - Ανοικτό Σύστηµα, Ισόθερµη και Ισοβαρής Συλλογή A G A(T, V, N) U TS G(T, P, N) U TS ( P)V da(t, V, N) d(u TS) dg(t, P, N) d(u TS + PV ) da(t, V, N) SdT PdV + µdn dg(t, P, N) SdT + VdP + µdn ( ) A ( ) V,N A V ( ) T,N A N T,V S P µ ( ) G ( ) P,N G P ( ) T,N G N T,P S V µ ( ) S V ( ) T,N S N ( ) T,V P N T,V ( ) P ( ) V,N µ ( ) V,N µ V T,N ) -( S P ) T,N -( S N ( ) T,P V N T,P ( ) V ( ) P,N µ ( ) P,N µ P T,N

Το Μνηµονικό Τετράγωνο Σχήµα: Wikipedia : http://en.wikipedia.org/wiki/thermodynamic_square

Μετασχηµατισµοί Legendre Ορισµός (IV-1) Για µη µονωµένα συστήµατα ϑεωρούµε ως ανεξάρτητες µεταβλητές ποσότητες που µπορούµε να ελέγχουµε καλλίτερα στο εργαστήριο, όπως η ϑερµοκρασία και η πίεση. Σε αυτές τις περιπτώσεις τα κατάλληλα ϑερµοδυναµικά δυναµικά περιγράφονται µε ένα µετασχηµατισµό Legendre της εσωτερικής ενέργειας. Οι καταστάσεις ισορροπίας του συστήµατος αντιστοιχούν στα ακρότατα του ϑερµοδυναµικού δυναµικού που έχουν ελάχιστο ως προς τις εκτατικές µεταβλητές και µέγιστο ως προς τις εντατικές µεταβλητές.

Μετασχηµατισµοί Legendre και Θερµοδυναµικά υναµικά Υποθέτουµε ότι η συνάρτηση f (x) είναι µια κυρτή συνάρτηση. Στο Σχήµα a παρατηρούµε ότι κάθε εφαπτοµένη σε µια κυρτή καµπύλη έχει όλη την καµπύλη προς την ίδια πλευρά. Εποµένως, µπορούµε να περιγράψουµε την καµπύλη αντί των σηµείων (x, f (x)) µε το Ϲεύγος τιµών της εφαπτοµένης της καµπύλης στο σηµείο x και της τοµής της εφαπτοµένης µε τον άξονα y, Από τον ορισµό της εφαπτοµένης ( df L, δηλ. µε το Ϲεύγος τιµών dx ϐρίσκουµε το µετασχηµατισµό Legendre L 1 f(x) L m 0 x 1 x 2 L 2 ) x (( df dx ) ), L (Σχήµα b). x f (x) L x 0, (1) L f (x) df x. (2) dx f(x) L(df/dx) (a) (b) (c) x m x L 1 L m L 2 x 1 x 2 xm x df/dx L(df/dx) f(x) f x f df/dx ηλ. αφαιρούµε από τη συνάρτηση f (x) το γινόµενο των συζυγών µεταβλητών που µετασχηµατίζουµε. Από την εξίσωση της παραγώγου υπολογίζουµε το x ως συνάρτηση του df /dx, x(df /dx).

Ανεξάρτητες µεταβλητές (S, P, n i ) ΕΝΘΑΛΠΙΑ H(S, P, n i) U ( P)V (3) ( ) H S P,n i T, dh TdS + VdP + ( ) H P S,n i V µ idn i (4) i1 ( ) H n i S,P,n j µ i. (5) Σε καταστάσεις ισορροπίας η ενθαλπία ϐρίσκεται σε ελάχιστο (ως προς µη-περιορισµένους (unconstrained) εσωτερικούς διαµερισµούς) ως αναφορά τις εκτατικές µεταβλητές και µέγιστο ως προς τις εντατικές µεταβλητές.

Ανεξάρτητες µεταβλητές (T, V, n i ) ΕΛΕΥΘΕΡΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ HELMHOLTZ A(T, V, n i) U TS (6) ( ) A V,n i da SdT PdV + S, ( ) A V T,n i P µ idn i (7) i1 ( ) A n i T,V,n j µ i. (8) Σε καταστάσεις ισορροπίας η ελεύθερη ενέργεια HELMHOLTZ ϐρίσκεται σε ελάχιστο (ως προς µη-περιορισµένους εσωτερικούς διαµερισµούς) ως αναφορά τις εκτατικές µεταβλητές και µέγιστο ως προς τις εντατικές µεταβλητές.

Ανεξάρτητες µεταβλητές (T, P, n i ) ΕΛΕΥΘΕΡΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ GIBBS G(T, P, n i) U TS ( P)V H TS A + PV (9) Από το ϑεώρηµα Euler για την ελεύθερη ΕΝΕΡΓΕΙΑ Gibbs συµπεραίνουµε G(T, P, n i) µ i(t, P)n i µ in i (10) i1 i1 ( ) G P,n i dg SdT + VdP + S, ( ) G P T,n i V µ idn i (11) i1 ( ) G n i T,P,n j µ i. (12) Σε καταστάσεις ισορροπίας η ελεύθερη ενέργεια GIBBS ϐρίσκεται σε ελάχιστο (ως προς µη-περιορισµένους εσωτερικούς διαµερισµούς) ως αναφορά τις εκτατικές µεταβλητές και µέγιστο ως προς τις εντατικές µεταβλητές.

ΕΛΕΥΘΕΡΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ GIBBS: Maxwell s thermodynamic surface https://en.wikipedia.org/wiki/maxwell%27s_thermodynamic_surface

Ανεξάρτητες µεταβλητές (T, V, µ i ) ΕΛΕΥΘΕΡΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Φ Φ(T, V, µ i) A n iµ i A G PV (13) i1 dφ SdT PdV n idµ i (14) i1 ( ) Φ S, V,µ i ( ) Φ P, V T,µ i ( ) Φ n i. (15) µ i T,V,µ j Σε καταστάσεις ισορροπίας η ελεύθερη ενέργεια Φ ϐρίσκεται σε ελάχιστο (ως προς µη-περιορισµένους εσωτερικούς διαµερισµούς) ως αναφορά τις εκτατικές µεταβλητές και µέγιστο ως προς τις εντατικές µεταβλητές.

Ανεξάρτητες µεταβλητές (T, P, µ i ) Εξίσωση Gibbs-Duhem Ψ(T, P, µ) U ST + VP n iµ i 0 (16) i1 dψ(t, P, µ) SdT VdP + n idµ i 0 (17) i1

Εξισώσεις Maxwell ( ) V S ( ) P S ( ) S V T ( ) S P T ( ) P, (18) S V ( ) V, (19) S P ( ) P, (20) V ( ) V. (21) P

Παράδειγµα Επειδή το dh είναι τέλειο διαφορικό ισχύει ή Οµοίως ή Οµοίως ή 2 H S P ( ) P S,N 2 H P N ( ) V N S,P 2 H S N ( ) N S,P 2 H P S, (22) ( ) V. (23) S P,N 2 H N P, (24) ( ) µ. (25) P S,N 2 H N S, (26) ( ) µ. (27) S P,N

ΓΕΝΙΚΕΥΣΗ ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΑ ΥΝΑΜΙΚΑ Εάν ϑεωρήσουµε το γενικό ϑερµοδυναµικό δυναµικό Ψ(X 1, X 2,..., X r, I r+1, I r+2,..., I s), (28) ως συνάρτηση r εκτατικών µεταβλητών, (X 1, X 2,..., X r) και s r συζυγών εντατικών µεταβλητών, (I r+1, I r+2,..., I s) τότε : Αντιστρεπτές µεταβολές : Εξισώσεις Maxwell dψ I idx i i1 s jr+1 X j di j. (29) I i I j X j X i, (j > r και i r). (30) X i I j I i X j X j I i, (i, j r). (31) I j X i, (i, j > r). (32)

Νόµος των ϕάσεων (Gibbs) Ενα σύστηµα αποτελείται από C ανεξάρτητα συστατικά και Φ ϕάσεις. Ο αριθµός των ανεξάρτητων εντατικών ιδιοτήτων (µεταβλητών) που µπορούµε να ορίσουµε είναι F C Φ + 2 (33) F Βαθµοί Ελευθερίας, C Αριθµός Συστατικών, Φ Αριθµός Φάσεων.

ΓΕΝΙΚΕΥΣΗ ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΑ ΥΝΑΜΙΚΑ Οι εντατικές µεταβλητές µπορούν να είναι, ϑερµοκρασία, πίεση, χηµικά δυναµικά, άλλες µερικές γραµµοµοριακές ποσότητες, ( X/ n i) T,P,nj, και τα γραµµοµοριακά κλάσµατα (χ r i ) κάθε συστατικού i σε όλες τις ϕάσεις r, χ r i nr i n r, C χ r i 1, r 1,..., Φ. (34) i1 Εάν λαµβάνουν χώρα R ανεξάρτητες χηµικές αντιδράσεις µεταξύ των συστατικών του συστήµατος και υπάρχουν M δεσµοί (εξισώσεις) µεταξύ των εντατικών µεταβλητών, τότε ο νόµος των ϕάσεων παίρνει τη µορφή F C Φ + 2 R M (35)

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΑ ΥΝΑΜΙΚΑ 1 Τι είναι οι µετασχηµατισµοί Legendre. 2 Αποδείξτε την εξίσωση Gibbs-Duhem. 3 Αποδείξτε το νόµο Φάσεων του Gibbs. 4 Ξεκινώντας από τα διαφορικά της Ελεύθερης Ενέργειας Helmlhotz και Gibbs να εξαγάγετε τις αντίστοιχες εξισώσεις Maxwell.