(Ecuația calorică a stării cu variabile independente V și p)
Alegerea variabilelor independente pentru ecuația calorică a statului, teoretic nu de importanță fundamentală, este importantă din punct de vedere practic: este mai convenabil să se trateze cantități direct măsurabile, cum ar fi temperatura și presiunea.
Aplicarea termodinamicii pentru rezolvarea problemelor practice necesită adesea cunoașterea parametrilor ce specifică proprietățile obiectului studiat, adică este necesar un model matematic al sistemului care descrie proprietățile cu precizia necesară. Pentru astfel de modele, numite în ecuațiile termodinamicii de stat. ecuațiile termice și calorice ale statului. Pentru fiecare sistem termodinamic specific, ecuațiile sale de stare sunt stabilite din datele experimentale sau se găsesc prin metode de fizică statistică, iar în cadrul termodinamicii ele sunt considerate date în definiția sistemului [34]. Dacă ecuațiile termice și calorice ale stării sunt cunoscute pentru sistem, este dată o descriere termodinamică completă a sistemului și este posibilă calcularea tuturor proprietăților termodinamice [33].
Energia internă ca funcție caracteristică
Condiții de echilibru și stabilitate a sistemelor termodinamice, exprimate în termeni de energie internă
Determinarea experimentală a energiei interne
În cadrul termodinamicii, valoarea absolută a energiei interne nu poate fi găsită, deoarece este specificată până la o constantă aditivă. Este posibil să se determine experimental schimbarea energiei interne și incertitudinea datorată constantei aditivului poate fi eliminată prin alegerea stării standard ca stare de referință [35]. Pe măsură ce temperatura se apropie de zero, energia internă devine independentă de temperatură și se apropie de o anumită valoare constantă, care poate fi considerată originea energiei interne [31].
Din punct de vedere metrologic, găsirea unei schimbări a energiei interne este o măsură indirectă. deoarece această schimbare este determinată de rezultatele măsurărilor directe ale altor cantități fizice care sunt funcțional legate de schimbarea energiei interne. Principalul rol în acest proces este dat de determinarea dependenței de temperatură a capacității termice a sistemului. Într-adevăr, diferențierea ecuației calorice de stat. obținem [36]:
Aici C V> este capacitatea de căldură a sistemului la volum constant; α este coeficientul izobar de expansiune volumetrică; χ este coeficientul izotermal de compresie a volumului. Integrarea acestei relații, obținem o ecuație pentru calcularea schimbării energiei interne din datele experimentale de măsurare:
unde indicatorii 1 și 2 se referă la stările inițiale și finale ale sistemului. Pentru a calcula schimbarea energiei interne în procesele isochorice (V = c o n s t), este suficient să se cunoască dependența de temperatură a căldurii specifice C V>
(Schimbarea energiei interne în procesul izochoric)
Energia internă a gazului clasic ideal
Din ecuația Clapeyron - Mendeleev rezultă că energia internă a unui gaz ideal depinde de temperatură și de masă și este independentă de volum [37] (Joule) [38] [39]:
Pentru gazul ideal clasic (non-quantum), fizica statistică oferă următoarea ecuație calorică de stat [34]:
(Energia internă a unui gaz ideal)
unde m este masa gazului, M este masa molară a acestui gaz și R este constanta gazului universal. iar coeficientul k este 3/2 pentru un gaz monatomic, 5/2 pentru un gaz diatomic și 3 pentru un gaz poliatomic; pentru originea de referință la care este alocată valoarea zero a energiei interne, starea sistemului ideal de gaz este luată la temperatura absolută zero. Din această ecuație rezultă că energia internă a unui gaz ideal este aditiv în masă [9].
(Ecuația canonică a stării pentru energia internă)
Energia internă în fizica mediilor continue
În fizica mediilor continue. din care termodinamica non-echilibrului este o parte integrantă. funcționează cu energia totală a mediului. văzând-o ca suma energiei cinetice și internă a mediului. Energia cinetică a unui mediu continuu depinde de alegerea unui sistem de referință, iar energia internă - nu este [1]. Figurat, energia internă a unui organism elementar [8] mediul ca este „înghețat“ în volumul elementar și se deplasează cu ea, iar energia cinetică asociată cu mișcarea într-un mediu continuu. Pentru puterea internă să ia validitatea tuturor relațiilor date de echilibru termodinamic pentru aceasta în formularea locală [43].
Un număr de note scurte nu sunt conținute în articol sau nu conduc la secțiunea "Literatură".
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: