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