Основные термодина­мические функции

Внутренняя энергия U – это энергия, заключенная в рассматриваемой ТДС, которая представляет собой сумму кинетической энергии хаотичного движения микрочастиц системы. Внутренняя энергия является функцией параметров состояния, т.е. её изменение не зависит от формы пути процесса, а определяется лишь её значениями в конечном и начальном состояниях, т.е.

.

Обозначив массу рассматриваемой ТДС через m (кг) и поделив внутреннюю энергию системы U на её массу, можно получить выражение для энергии, приходящейся на единицу массы, которая называется удельной внутренней энергией

.

Функцией состояния ТДС называется такая физическая характеристика системы, изменение которой при переходе системы из одного состояния в другое не зависит от вида соответствующего этому переходу термодинамического процесса и определяется значениями параметров начального и конечного состояния.

(Как было отмечено выше, теплота Q и работа L представляют собой различные формы обмена внутренней энергией между ТДС и ОС. Для этих двух функций их бесконечно малое приращение в термодинамике принято обозначать оператором «», в отличие от дифференциала функций состояния, которые обозначаются оператором «d»).

Функциями состояния являются, прежде всего, известные нам параметры состояния р, v, T и внутренняя энергия U. Рассмотрим еще несколько функций состояния, имеющих широкое распространение.

Энтальпия. Наряду с внутренней энергией U в термодинамике важную роль играет величина, называемая энтальпией

.

где первое слагаемое в правой части, как известно, представляет сумму кинетической энергии микрочастиц системы, второе слагаемое – потенциальную энергию взаимодействия микрочастиц системы, следовательно, левая часть составляет полную энергию.

Удельная энтальпия h = выражается зависимостью:

.

Энтропией называется функция состояния S, дифференциал которой для элементарного термодинамического процесса равен отношению бесконечно малого количества теплоты сообщаемого системе, к абсолютной температуре последней

.

Энтропия может быть определена только с точностью до аддитивной произвольной постоянной

,

S₀ –константа интегрирования.

Удельная энтропия - имеет размерность (). Выразим основное соотношение, используя понятие удельной энтропии:

или .

Введение данной функции состояния значительно облегчает анализ термодинамических процессов. Физическая сущность энтропии – есть мера необратимого рассеяния энергии.

Date: 2016-02-19; view: 645; Нарушение авторских прав