Stav TD rovnováhy

  • =nejobecnější stav rovnováhy, v něm makro systémy v daných podmínkách po relaxační době ustálí (chemická, mechanická a radiační rovnováha)

  • 1.postulát TD = Každý makro systém od t=t0t= t_0 v daných (čas.neměnných) vnějších podmínkách, dospěje do stavu TD rovnováhy, v němž již nejsou makro procesy a změny a všechny makroskopické stavové veličiny mají časově konstantní hodnoty

  • po vzniku TD rovnováhy další změny jen následkem nového vnějšího zásahu

  • určuje meze použitelnosti termodynamiky, vylučuje zahrnutí fluktuací

  • makroskopické veličiny fif_i jsou rovny svým středním hodnotám fi⃗\vec{f_i} : fi⃗=lim⁡T→∞1T∫t0t0+Tfi(t)dt\vec{f_i}=\lim_{T \to \infty} \frac{1}{T} \int^{t_0 + T}_{t_0} {f_i(t)dt}

  • 2.postulát TD= stav TD rovnováhy termicky homogenního systému jednoznačně určen souborem vnějších parametrů a jedním vnitřním (E) a všechny ostatní vnitřní vyj.jako jejich fce

  • dána minimem Helmholtzovy volné energie (konst.T a V): F=U-TS či Gibbsovy volné en (konst.p a T): G=H-TS

  • mikrostav = úplná a maximální informace na mikroskopické úrovni

  • makrostav = určitá množina mikrostavů

Stavové veličiny

  • popisují momentální stav TD systému

  • S,U,T,V,p (m,G,F,H,E) - mezi nimi vztah (=stavová rovnice): U=TS−pV+∑iNμiNiU=TS-pV+ \sum_i^N \mu_i N_i

  • polytropický proces: PVκ=CPV^{\kappa}=C - plyny, ale i kapaliny a PL

    • κ=0\kappa = 0 -> p=konst.= isobarický proces

    • κ=1\kappa = 1 -> pV=NkT = konst. = isotermický proces

    • κ=γ=cpcV\kappa = \gamma= \frac{c_p}{c_V} -> = adiabatický proces, adiabaty se neprotínají

    • κ=∞\kappa = \infty -> V=konst. = isochorický proces

  • koeficienty:

    • isotermické kompresibility:

      ParseError: KaTeX parse error: Undefined control sequence: \part at position 35: …} \left( \frac{\̲p̲a̲r̲t̲ ̲V}{\part p} \ri…

    • isochorické rozpínavosti:

      ParseError: KaTeX parse error: Undefined control sequence: \part at position 34: …} \left( \frac{\̲p̲a̲r̲t̲ ̲p}{\part T} \ri…

    • isobarické roztažnosti:

      ParseError: KaTeX parse error: Undefined control sequence: \part at position 35: …} \left( \frac{\̲p̲a̲r̲t̲ ̲V}{\part \tau} …

Stavová rovnice

  • αi=fi(a1,a2,....,an)\alpha_i=f_i(a_1,a_2,....,a_n)

  • homogenní systém= systém jehož všechny makroskopické části jsou ve stejném stavu

  • hlavní stavová rovnice: f(p,V,T)=0

  • rovnice ideálního plynu: pV=nRT či p=ρ(γ−1)ep=\rho(\gamma-1)e, kde ρ\rho - hustota, γ\gamma - adiabatický index γ=cpcv\gamma=\frac{c_p}{c_v}, e=Ev=cvTe=\frac{E}{v}=c_v T

  • Van der Waalsova rovnice= stavová rovnice pro kapalinu s částicemi nenulové velikosti:

    • (p+n2aV2)(V−nb)=nRT\left( p+\frac{n^2 a}{V^2} \right)(V-nb)=nRT, a-míra přitahování mezi částicemia=NA2a=Na23pcVca=N_A^2 a=Na^2 3 p_c V_c, b - objem zabíraný 1 molem částic b=NAb′=NAVc3b=N_A b'=\frac{N_A V_c}{3}

  • kalorická stavová rovnice U=U(T,V) a termická p=p(T,V)

úplná TD informace při zadání 2 lib.z 5 stav.proměnných dU(S,V)=T(S,V)dS−P(S,V)dVdU(S,V)=T(S,V)dS-P(S,V)dV

Státnice%20-%20Fyzika%20NMgr:%20Katedra%20fyziky%20kondenzovaných%20soustav%20a%20materiálů