Termodinamiese toestand

in Wikipedia, die vrye ensiklopedie
Jump to navigation Jump to search

In termodinamika is 'n termodinamiese toestand (of soms termodinamiese staat) van 'n stelsel die toestand op 'n spesifieke tydstip, wat volledig geïdentifiseer word deur waardes van 'n geskikte stel parameters wat bekend staan ​​as toestandsveranderlikes of termodinamiese veranderlikes. Wanneer so 'n stel waardes van termodinamiese veranderlikes vir 'n stelsel gespesifiseer is, word die waardes van alle termodinamiese eienskappe van die stelsel uniek bepaal. Gewoonlik word 'n termodinamiese toestand as 'n termodinamiese ewewig beskou. Dit beteken dat die toestand nie net die toestand van die stelsel op 'n spesifieke tydstip is nie, maar dat die toestand dieselfde is, onveranderlik, oor 'n onbepaalde tydsduur.

Termodinamika stel 'n geïdealiseerde formalisme op wat opgesom kan word deur 'n stelsel van aannames van termodinamika. Termodinamiese toestande is een van die fundamentele of primitiewe voorwerpe of begrippe van die formalisme, waarin hulle bestaan ​​formeel voorgestel word, eerder as dat dit afgelei of gekonstrueer word uit ander begrippe.[1][2][3]

Termodinamiese stelsel[wysig | wysig bron]

'n Termodinamiese stelsel - die Carnot-enjin - waar 'n hoeveelheid warmte QH uit 'n hoë temperatuur-oond (TH) deur die vloeistof van die werkende stof vloei en die oorblywende hitte QC in die koelbakkie (TC) stroom, wat die werkstof dwing om meganiese werk W op die omgewing te doen, deur middel van siklusse van kontraksies en uitbreidings.

'n Termodinamiese stelsel is nie bloot 'n fisiese stelsel nie.[4] In die algemeen bestaan ​​oneindig baie verskillende alternatiewe fisiese stelsels uit 'n gegewe termodinamiese stelsel, omdat 'n fisiese stelsel oor die algemeen baie meer mikroskopiese eienskappe het as wat in 'n termodinamiese beskrywing genoem word. 'n Termodinamiese stelsel is 'n makroskopiese voorwerp waarvan die mikroskopiese besonderhede nie eksplisiet in die termodinamiese beskrywing daarvan beskou word nie.[5][6]

Die aantal toestandsveranderlikes wat benodig word om die termodinamiese toestand te spesifiseer hang af van die stelsel en is nie altyd bekend voor die eksperiment nie en word gewoonlik gevind uit eksperimentele bewyse. Die getal toestandsveranderlikes is altyd twee of meer; gewoonlik is dit nie meer as 'n dosyn nie. Alhoewel die aantal toestandsveranderlikes deur eksperiment vasgestel word, is daar nog steeds die keuse om watter een te gebruik vir 'n spesifieke geskikte beskrywing. 'n Gegewe termodinamiese stelsel kan alternatiewelik geïdentifiseer word deur verskillende keuses van die stel toestandsveranderlikes. Die keuse word gewoonlik gemaak op grond van die omgewing wat relevant is vir die termodinamiese prosesse wat vir die stelsel oorweeg moet word. As dit byvoorbeeld bedoel is om hitte-oordrag vir die stelsel te oorweeg, dan moet 'n afskorting van die stelsel hitte deurlaat, en die afskorting moet die stelsel verbind met 'n liggaam in die omgewing met 'n definitiewe, tyd-onveranderlike temperatuur.[5][6]

Ewewigs- en nie-ewewigstermodinamika[wysig | wysig bron]

Vir ewewigstermodinamika, in 'n termodinamiese toestand van 'n stelsel is die inhoud daarvan in interne termodinamiese ewewig, met geen veranderingsgradiënt van alle hoeveelhede, intern sowel as tussen stelsel en omgewing. Max Planck het verklaar dat die homogeniteit in ruimte die primêre kenmerk is van 'n termodinamiese toestand van 'n stelsel wat uit 'n enkele fase bestaan in die afwesigheid van 'n ekstern opgestelde kragveld.[7]

Vir nie-ewewigstermodinamika is daar 'n geskikte stel identifiserende toestandsveranderlikes wat enkele makroskopiese veranderlikes insluit. Byvoorbeeld 'n temperatuurgradiënt wat op die afwyking van die termodinamiese ewewig dui. Sulke nie-ewewig-identifiserende toestandveranderlikes dui aan dat 'n vloeigradiënt binne die stelsel of tussen die stelsel en die omgewing kan voorkom.[8]

Verwysings[wysig | wysig bron]

  1. Callen, Herbert (1985). Thermodynamics and an introduction to thermostatistics (in Engels). New York: Wiley. ISBN 0-471-86256-8. OCLC 11916089.
  2. Carathéodory, C. (1909). "Untersuchungen über die Grundlagen der Thermodynamik" [Studies oor die grondbeginsels van termodinamika] (PDF). Mathematische Annalen (in Duits). 67 (3). doi:10.1007/BF01450409.
  3. Marsland, Robert; Brown, Harvey R.; Valente, Giovanni (2015). "Time and irreversibility in axiomatic thermodynamics". American Journal of Physics (in Engels). American Association of Physics Teachers (AAPT). 83 (7): 628–634. doi:10.1119/1.4914528. ISSN 0002-9505.
  4. Jaynes, E. T. (1965). "Gibbs vs Boltzmann Entropies". American Journal of Physics (in Engels). American Association of Physics Teachers (AAPT). 33 (5): 391–398. doi:10.1119/1.1971557. ISSN 0002-9505.
  5. 5,0 5,1 Prigogine, I.; Defay, R. (1950). Chemical Thermodynamics (in Engels). London: Longmans, Green & Co.
  6. 6,0 6,1 Zemansky, Mark; Dittman, R.H. (1937). Heat and Thermodynamics. An Intermediate Textbook (in Engels). New York: McGraw-Hill Book Company. ISBN 0-07-072808-9. OCLC 6487006.
  7. Planck, M. (2013). Treatise on Thermodynamics. Dover Books on Physics (in Engels). Dover Publications. ISBN 978-0-486-31928-5. Besoek op 2 Oktober 2020.
  8. Eu, B.C. (2006). Generalized Thermodynamics: The Thermodynamics of Irreversible Processes and Generalized Hydrodynamics. Fundamental Theories of Physics (in Engels). Springer Netherlands. ISBN 978-0-306-48049-2. Besoek op 2 Oktober 2020.