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Definitionen Makroskopische

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Es gibt eine Reihe von makroskopischen Definitionen, die in der Thermodynamik definiert sind und die Materialeigenschaften von Systemen beschreiben.

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ID:(175, 0)


Definitionen Makroskopische

Beschreibung

Es gibt eine Reihe von makroskopischen Definitionen, die in der Thermodynamik definiert sind und die Materialeigenschaften von Systemen beschreiben.

Variablen

Symbol
Text
Variable
Wert
Einheiten
Berechnen
MKS-Wert
MKS-Einheiten
$C_p$
C_p
Capacidad calórica con presión constante
J/K
$C_V$
C_V
Capacidad calórica con volumen constante
J/K
$k_p$
k_p
Compresividad isotermica
1/Pa
$\rho$
rho
Densidad
kg/m^3
$U$
U
Energía interna
J
$H$
H
Entalpía
J
$S$
S
Entropia
J/K
$k_T$
k_T
Koeffizient der thermischen Ausdehnung
1/K
$p$
p
Presión
Pa
$T$
T
Temperatura
K
$D\rho_{V,S}$
Drho_VS
Variación de densidad en volumen con entropia constante
m^3/K
$DS_{p,T}$
DS_pT
Variación de entropía en presión con temperatura constante
m^3/K
$DS_{T,p}$
DS_Tp
Variación de entropía en temperatura con presión constante
m^3/Pa
$DS_{T,V}$
DS_TV
Variación de entropía en temperatura con volumen constante
m^3/Pa
$Dp_{T,V}$
Dp_TV
Variación de presión en temperatura con volumen constante
m^3/K
$DV_{p,T}$
DV_pT
Variación de volumen en presión con temperatura constante
m^3/Pa
$DV_{T,p}$
DV_Tp
Variación de volumen en temperatura con presión constante
m^3/K
$c$
c
Velocidad del sonido
m/s
$V$
V
Volumen
m^3

Berechnungen


Zuerst die Gleichung auswählen:   zu ,  dann die Variable auswählen:   zu 

Symbol
Gleichung
Gelöst
Übersetzt

Berechnungen

Symbol
Gleichung
Gelöst
Übersetzt

 Variable   Gegeben   Berechnen   Ziel :   Gleichung   Zu verwenden



Gleichungen


Beispiele

Si un sistema se calienta este tiende a expandirse. Dicha dilataci n se describe comparando la variaci n del volumen con la temperatura bajo presi n constante. El coeficiente de dilataci n t rmica se define con como

$ k_T \equiv \displaystyle\frac{1}{ V } \left(\displaystyle\frac{\partial V }{\partial T }\right)_ p $


(ID 12040)

Para simplificar el calculo se introduce la notaci n abreviada\\n\\n

$Df_{x,y}=\left(\displaystyle\frac{\partial f}{\partial x}\right)_y$



de la derivada parcial que para el caso de la derivada del volumen en la temperatura es con es

$ DV_{T,p} \equiv\left(\displaystyle\frac{ \partial V }{ \partial T }\right)_ p $



en donde la funci n a derivar se escribe tras la letra 'D' y en el subindice se indica la variable en que se deriva y tras el coma aquella que se mantiene constante.

(ID 12032)

Die thermische Ausdehnung wird mit koeffizient der thermischen Ausdehnung $1/K$, presión $Pa$, temperatura $K$ und volumen $m^3$ wie folgt definiert:

$ k_T \equiv \displaystyle\frac{1}{ V } \left(\displaystyle\frac{\partial V }{\partial T }\right)_ p $



Wenn die Notation presión $Pa$, temperatura $K$, variación de volumen en temperatura con presión constante $m^3/K$ und volumen $m^3$ verwendet wird, wird der Koeffizient der thermischen Ausdehnung wie folgt definiert:

$ DV_{T,p} \equiv\left(\displaystyle\frac{ \partial V }{ \partial T }\right)_ p $



Der Koeffizient der thermischen Ausdehnung selbst wird ber presión $Pa$, temperatura $K$, variación de volumen en temperatura con presión constante $m^3/K$ und volumen $m^3$ definiert als

$ k_T =\displaystyle\frac{ DV_{T,p} }{ V }$



(ID 3605)

Si a un sistema se le aplica presi n tiende comprimirse. Dicha comprensi n se describe comparando la variaci n del volumen con la presi n bajo temperatura constante. El coeficiente asociado se denomina la compresibilidad y se define con como

$ \kappa \equiv-\displaystyle\frac{1}{ V }\left(\displaystyle\frac{\partial V }{\partial p }\right)_ T $


(ID 12039)

Para simplificar el calculo se introduce la notaci n abreviada\\n\\n

$Df_{x,y}=\left(\displaystyle\frac{\partial f}{\partial x}\right)_y$



de la derivada parcial que para el caso de la derivada del volumen en la presi n es con es

$ DV_{p,T} \equiv\left(\displaystyle\frac{ \partial V }{ \partial p }\right)_ T $



en donde la funci n a derivar se escribe tras la letra 'D' y en el subindice se indica la variable en que se deriva y tras el coma aquella que se mantiene constante.

(ID 12033)

Die Kompression wird mit compresividad isotermica $1/Pa$, presión $Pa$, temperatura $K$ und volumen $m^3$ definiert als

$ \kappa \equiv-\displaystyle\frac{1}{ V }\left(\displaystyle\frac{\partial V }{\partial p }\right)_ T $



Wenn die Notation presión $Pa$, temperatura $K$, variación de volumen en presión con temperatura constante $m^3/Pa$ und volumen $m^3$ verwendet wird, wird der Kompressionskoeffizient wie folgt definiert:

$ DV_{p,T} \equiv\left(\displaystyle\frac{ \partial V }{ \partial p }\right)_ T $



Der Kompressionskoeffizient selbst wird ber presión $Pa$, temperatura $K$, variación de volumen en presión con temperatura constante $m^3/Pa$ und volumen $m^3$ definiert als

$ k_p =-\displaystyle\frac{ DV_{p,T} }{ V }$


(ID 3606)

Schall ist eine Schwingung der Dichte, die sich ausbreitet und mit einer entsprechenden Druck nderung verbunden ist. Daher kann die Schallgeschwindigkeit im Quadrat ($m^2/s^2$) als Verh ltnis der Druck nderung ($Pa = kg/m s^2$) zur Dichte ($kg/m^3$) definiert werden. Aufgrund der kurzen Zeitspanne, in der dies geschieht, wird angenommen, dass es sich um eine Variation bei konstanter Entropie handelt. Daher k nnen wir es mithilfe von wie folgt ausdr cken:

$ c ^2=\left(\displaystyle\frac{ \partial p }{ \partial \rho }\right)_ S $


(ID 3607)

Si la velocidad del sonido con densidad $kg/m^3$, entropia $J/K$, presión $Pa$ und velocidad del sonido $m/s$ es

$ c ^2=\left(\displaystyle\frac{ \partial p }{ \partial \rho }\right)_ S $

\\n\\nse puede aplicar la regla de la cadena con el volumen\\n\\n

$c^2=\left(\displaystyle\frac{\partial p}{\partial V}\right)_T\left(\displaystyle\frac{\partial V}{\partial \rho}\right)_S$

\\n\\nque si se reescribe invirtiendo las expresiones\\n\\n

$c^2=\displaystyle\frac{1}{\left(\displaystyle\frac{\partial V}{\partial p}\right)_T\left(\displaystyle\frac{\partial\rho}{\partial V}\right)_S}$

\\n\\nque se puede reescribir con la nomenclatura\\n\\n

$Df_{x,y}=\left(\displaystyle\frac{\partial f}{\partial x}\right)_y$



con densidad $kg/m^3$, entropia $J/K$, presión $Pa$ und velocidad del sonido $m/s$ como

$ c ^2=\displaystyle\frac{1}{ DV_{p,T} D\rho_{V,S} }$


(ID 12034)

Como la densidad es con igual a

$ \rho \equiv\displaystyle\frac{ M }{ V }$

\\n\\nla derivada parcial de la densidad es\\n\\n

$D\rho_{V,S}=\left(\displaystyle\frac{\partial\rho}{\partial V}\right)_S=-\displaystyle\frac{ M }{ V ^2}=-\displaystyle\frac{ \rho }{ V }$



por lo que con se tiene

$ D\rho_{V,S} =-\displaystyle\frac{ \rho }{ V }$

(ID 12035)

Con variación de densidad en volumen con entropia constante $kg/m^6$, variación de volumen en presión con temperatura constante $m^3/Pa$ und velocidad del sonido $m/s$ la velocidad del sonido es

$ c ^2=\displaystyle\frac{1}{ DV_{p,T} D\rho_{V,S} }$



Con compresividad isotermica $1/Pa$, variación de volumen en presión con temperatura constante $m^3/Pa$ und volumen $m^3$ la expresi n de la compresibilidad

$ k_p =-\displaystyle\frac{ DV_{p,T} }{ V }$



y con densidad $kg/m^3$, variación de densidad en volumen con entropia constante $kg/m^6$ und volumen $m^3$ la variaci n de la densidad es

$ D\rho_{V,S} =-\displaystyle\frac{ \rho }{ V }$



por lo que con densidad $kg/m^3$, variación de densidad en volumen con entropia constante $kg/m^6$ und volumen $m^3$ se obtiene que la velocidad del sonido es

$ c ^2=\displaystyle\frac{1}{ \kappa \rho }$


(ID 7981)

La capacidad cal rica se define como varia la temperatura con el calor suministrado/retirado que es igual a la temperatura por la variaci n de la entropia:\\n\\n

$\delta Q = C dT = T dS$



Con la variaci n de la energ a interna es

$$



En el caso de que el volumen es constante la variaci n del calor es igual a la variaci n de la energ a interna..

Osea con se puede expresar en funci n de la energ a interna

$ C_V = \left(\displaystyle\frac{\partial U}{\partial T}\right)_V $


(ID 12041)

Die W rmekapazit t wird als nderung der Temperatur in Bezug auf die zugef hrte oder entnommene W rme definiert. Sie kann mit folgender Gleichung ausgedr ckt werden:

$\delta Q = C dT = T dS$



Diese Gleichung stellt ein ungenaues Differential dar, da sie davon abh ngt, auf welche Weise die W rme zugef hrt oder entnommen wird. Insbesondere wenn wir einen Prozess bei konstantem Volumen betrachten, definieren wir die W rmekapazit t bei konstantem Druck.

Mit anderen Worten:

$ C_V = T DS_{T,V} $



Hierbei repr sentiert $C_V$ die W rmekapazit t bei konstantem Volumen.

(ID 3603)

Para simplificar el calculo se introduce la notaci n abreviada\\n\\n

$Df_{x,y}=\left(\displaystyle\frac{\partial f}{\partial x}\right)_y$



de la derivada parcial que para el caso de la derivada de la entropia en la temperatura que con capacidad calórica con volumen constante $J/K$, entropia $J/K$, temperatura $K$ und volumen $m^3$ es

$ C_V = T DS_{T,V} $



se puede reescribir con capacidad calórica con volumen constante $J/K$, entropia $J/K$, temperatura $K$ und volumen $m^3$ como

$ DS_{T,V} =\displaystyle\frac{ C_V }{ T }$


(ID 12037)

La capacidad cal rica se define como varia la temperatura con el calor suministrado/retirado que es igual a la temperatura por la variaci n de la entropia:\\n\\n

$\delta Q = C dT = T dS$



Con la variaci n de la entalpia es

$$



En el caso de que la presi n es constante la variaci n del calor es igual a la variaci n de la entalpia..

Osea con

$ C_p = \left(\displaystyle\frac{\partial H }{\partial T }\right)_ p $


(ID 12042)

Die spezifische W rmekapazit t wird als die nderung der Temperatur in Bezug auf die zugef hrte oder entzogene W rme definiert. Sie kann durch die Gleichung ausgedr ckt werden:

$\delta Q = C_p dT = T dS$



Diese Gleichung ist ein ungenaues Differential, da sie von der Art und Weise abh ngt, wie die W rme zugef hrt oder entzogen wird. Insbesondere definieren wir bei einem Prozess bei konstantem Druck die W rmekapazit t bei konstantem Druck.

Mit anderen Worten:

$ C_p = T DS_{T,p} $



Dabei ist $C_p$ die W rmekapazit t bei konstantem Druck.

(ID 3604)

Para simplificar el calculo se introduce la notaci n abreviada\\n\\n

$Df_{x,y}=\left(\displaystyle\frac{\partial f}{\partial x}\right)_y$



de la derivada parcial que para el caso de la derivada de la entropia en la temperatura que con capacidad calórica con presión constante $J/K$, entropia $J/K$, presión $Pa$ und temperatura $K$ es

$ C_p = T DS_{T,p} $



se puede reescribir con capacidad calórica con presión constante $J/K$, entropia $J/K$, presión $Pa$ und temperatura $K$ como

$ DS_{T,p} =\displaystyle\frac{ C_p }{ T }$


(ID 12036)

El diferencia de la entropia es, que es una funci n de la temperatura y presi n\\n\\n

$dS=DS_{T,p}dT+DS_{p,T}dp$

\\n\\ny el diferencial de la presi n, que es una funci n de la temperatura v volumen\\n\\n

$dp=Dp_{T,V}dT+Dp_{V,T}dV$

\\n\\nSi se reemplaza el diferencial de la presi n en la ecuaci n anterior se obtiene\\n\\n

$dS=DS_{T,p}dT+DS_{p,T}[Dp_{T,V}dT+Dp_{V,T}dV]$

\\n\\nEn el caso que el volumen no varia dV=0 y el diferencial de la entropia y de la temperatura pueden escribirse como\\n\\n

$\left(\displaystyle\frac{dS}{dT}\right)_V=\left(\displaystyle\frac{\partial S}{\partial T}\right)_V=DS_{T,V}$



Con ello y la ecuaci n resultante es

$ DS_{T,V} = DS_{T,p} + DS_{p,T} Dp_{T,V} $


(ID 3612)

Con la relaci n de Maxwell de la energ a libre de Gibbs con

$ DS_{p,T} = -DV_{T,p} $



y la relaci n del coeficiente t rmica con koeffizient der thermischen Ausdehnung $1/K$, variación de volumen en temperatura con presión constante $m^3/K$ und volumen $m^3$

$ k_T =\displaystyle\frac{ DV_{T,p} }{ V }$



se obtiene que con koeffizient der thermischen Ausdehnung $1/K$, variación de volumen en temperatura con presión constante $m^3/K$ und volumen $m^3$

$ DS_{p,T} = - V k_T $


(ID 638)

Si se considera el diferencial\\n\\n

$dV=DV_{T,p}dT+DV_{p,T}dp$

\\n\\nque para el caso que no hay variaci n en el volumen dV=0 se tiene que\\n\\n

$\left(\displaystyle\frac{dp}{dT}\right)_V=\left(\displaystyle\frac{\partial p}{\partial T}\right)_V=Dp_{T,V}=-\displaystyle\frac{ DV_{T,p} }{ DV_{p,T} }$



que con la definici n de la compresibilidad con compresividad isotermica $1/Pa$, variación de volumen en presión con temperatura constante $m^3/Pa$ und volumen $m^3$

$ k_p =-\displaystyle\frac{ DV_{p,T} }{ V }$



lleva con compresividad isotermica $1/Pa$, variación de volumen en presión con temperatura constante $m^3/Pa$ und volumen $m^3$ a la expresi n

$ Dp_{T,V} =\displaystyle\frac{ \alpha }{ \kappa }$


(ID 12038)

La relaci n con variación de entropía en presión con temperatura constante $m^3/K$, variación de entropía en temperatura con presión constante $J/K^2$, variación de entropía en temperatura con volumen constante $J/K^2$ und variación de presión en temperatura con volumen constante $Pa/K$

$ DS_{T,V} = DS_{T,p} + DS_{p,T} Dp_{T,V} $



con las relaciones para

- dilataci n t rmica con koeffizient der thermischen Ausdehnung $1/K$, variación de volumen en temperatura con presión constante $m^3/K$ und volumen $m^3$

$ k_T =\displaystyle\frac{ DV_{T,p} }{ V }$



- compresibilidad con compresividad isotermica $1/Pa$, variación de volumen en presión con temperatura constante $m^3/Pa$ und volumen $m^3$

$ k_p =-\displaystyle\frac{ DV_{p,T} }{ V }$



- capacidad calorica a volumen constante con capacidad calórica con volumen constante $J/K$, temperatura $K$ und variación de entropía en temperatura con volumen constante $J/K^2$

$ DS_{T,V} =\displaystyle\frac{ C_V }{ T }$



- capacidad calorica a presi n constante con capacidad calórica con presión constante $J/K$, temperatura $K$ und variación de entropía en temperatura con presión constante $J/K^2$

$ DS_{T,p} =\displaystyle\frac{ C_p }{ T }$



resulta con capacidad calórica con presión constante $J/K$, temperatura $K$ und variación de entropía en temperatura con presión constante $J/K^2$

$ C_V = C_p - V T \displaystyle\frac{ k_T ^2}{ k_p }$


(ID 3613)


ID:(175, 0)