Термодинамические коэффициенты - это величины, которые характеризуют определенные свойства газа и непосредственно связаны с показателями объемного расширения материального тела (изобарическим и адиабатическим).
Рисунок 1. Расчет величин в термодинамике. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Указанные параметры в термодинамике определяют точное количество тепла, которое необходимо подвести к газу или отвести от элементов при увеличении внутреннего давления на единицу, чтобы поддержать неизменными температуру или объем.
На сегодняшний день ученые выделяют 2 термодинамических коэффициентов. Можно продемонстрировать, что только три из них считаются независимыми, а остальные девять могут быть выражены непрямую через них. Например $\LARGE \frac { d(T.S)d(T.V)}{d(T,V)d(P.V)}=1$
Выбор трех независимых величин является всегда произвольным. Поэтому, при выборе термодинамических коэффициентов зачастую руководствуются такими следующими соображениями: поскольку три независимых параметра в пределах термодинамического способа не могут быть обнаружены, их значение должно быть почерпнуто из статистической физики или опыта.
Нахождение коэффициентов в термодинамике
Рисунок 2. Термодинамическая теория в формулах. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Термодинамические функции физики находят посредством проведения экспериментов. Что касается вероятности их вычисления, то первые два легко определяются, если изначально известно уравнение состояния физического вещества. Тогда как, зависимость третьей величины от температуры возможно найти только методами статистической физики. Тем не менее, зависимость $Cv$ от объема обнаруживается в рамках термодинамического метода, если известно уравнение начального состояния.
Если внутреннее давление является самой основной линейной функцией температуры, что имеет место для идеального газа $ \LARGE P = \frac {RT}{V}$ и для газа Ван-Дер-Ваальса, то $\LARGE \frac{d^2 V}{dT^2} = 0$ . $Cv = Cv(T)$.
Таким образом, на долю статистических теорий помимо вывода формулы состояния остается задача быстрого установления зависимости теплоемкости от итоговой температуры.
Входящие в термодинамические выражения частные производные определяют дальнейшее свойства системы и носят следующие названия - изобарный коэффициент расширения или сжатия. Его записывают следующим образом: $\LARGE a = \frac{1}{v} [ \frac {dv}{dt}]$.
Термодинамический показатель упругости (изохорический коэффициент давления): $\LARGE β = \frac{1}{p} [ \frac {dP}{dT}]$
Последнее соотношение используется в термодинамике для вычисления величины $β$, которое в основном предназначается для материальных веществ в конденсированном состоянии, так как нагреть тело без изменения его изначального объема невозможно.
Термодинамические показатели и баланс напряжений
Любая термодинамическая система характеризуется такими параметрами:
- температура;
- давление;
- плотность;
- концентрация;
- мольный объем.
В любой концепции обязательно протекают физические процессы, и они могут быть неравновесными, равновесными, обратимыми и необратимыми. Если в термодинамической системе определенное свойство веществ не будет изменяться с течением времени, то есть оно будет одинаковым абсолютно во всех точках объема, то такие явления – равновесные.
В неравновесных процессах любое свойство системы будет обязательно изменяться во времени без влияния внешних факторов и окружающей среды.
Рисунок 3. Константы равновесий. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Обратимые процессы представляют собой такие эффекты, в которых концепция возвращается в начальное состояние, а необратимые – когда термодинамическая система остается в своем первоначальном положении.
Функции в термодинамике могут зависеть от пути самого процесса. Функции, зависящие от начального и конечного состояний концепции и не зависящие от пути процесса, – функции общего состояния; энтальпия, внутренняя энергия, энтропия и другие явления – полные дифференциалы.
Также методы термодинамической системы возможно разделить на две группы: экстенсивные и интенсивные. Экстенсивное свойство концепции прямо пропорционально массе движущихся элементов и обладает аддитивностью , то есть все величины можно складывать между собой: $V, H, Uвн, S, G, F$.
Интенсивное свойство системы не зависит от массы и оснащено свойством аддитивности: $Q, A, T, P$.
Давление – показатель состояния, который определяется силой, действующей в материальном теле на единицу площади всей поверхности по нормали к ней, что в итоге характеризует взаимодействие концепции с внешней средой.
Температура в термодинамической системе определяет меру максимальной интенсивности теплового движения атомов и молекул. Значение градуса температуры и начало ее отсчета всегда произвольны. В качестве идеального эталона можно было бы выбрать не воду, а любое другое физическое вещество (только бы его свойства постепенно изменялись с температурой, были легко воспроизводимы и быстро поддавались измерению).
Такая произвольность автоматически исчезает, если пользоваться термодинамической шкалой температур, которая базируется на втором законе термодинамики. Начальной материальной точкой такой универсальной шкалы считается значение предельно низкой температуры – абсолютный нуль.
Баланс напряжения на электрохимическом аппарате определяет точный расход электроэнергии при электролизе. Падение начального напряжения в контактах обычно принимают равным 5 – 10% от общей интенсивности системы.
Снижение напряжения на электрохимическом аппарате – оптимальное расстояние между электродами с максимальной электропроводностью. $\LARGE ΔU = \frac {J}{2}P\frac{1}{s}$.
Падение напряжения на электрохимическом устройстве – оптимальное расстояние между активно движущимися электродами, обладающими максимальной электропроводностью.
Коэффициент поляризации в термодинамической системе
К термодинамическим величинам относятся те, которые можно точно рассчитать, используя в работе законы термодинамики, исходя из обстоятельств, что система всегда находится в равновесии.
Отклонение системы называется в физике поляризацией. Электрохимическая нестабильная реакция является гетерогенным явлением, и ее скорость может лимитироваться одной из таких стадий:
- подвод реагирующего элемента к границе раздела фаз;
- ионизация и разряд;
- отвод всех продуктов реакции.
Определяемая достаточно медленной стадией массопереноса поляризация считается концентрационной. Если непростым этапом является стадия разряда общей ионизации, то поляризация носит название в термодинамике перенапряжением. Природа и значение данного параметра зависят от многих факторов. Кинетический показатель представляет собой – величину, которую возможно установить в реальных условиях действия электрохимической системы.
Термодинамические коэффициенты позволяют точно установить взаимосвязь между максимальной работой любого физического процесса и теплотой системы, а также предоставляют возможность применять законы термодинамики к фазовым переходам.
