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Potenciales termodinámicos

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ID:(1518, 0)



Thermodynamische Potentiale

Beschreibung

Die thermodynamischen Potentiale entsprechen verschiedenen Varianten der inneren Energie $U$, die sowohl die Energie zur Bildung des dem Arbeitsvolumen $pV$ entsprechenden Systems als auch die Energie umfassen, die nicht für die Arbeit verwendet werden kann, nämlich $TS$.

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Innere Energie

Konzept

Wenn die Absolute Temperatur ($T$) und die Druck ($p$) konstant gehalten werden, wird die Änderung der inneren Energie ($dU$), das von die Entropievariation ($dS$) und die Volumenvariation ($\Delta V$) abhängt, wie folgt ausgedrückt:

$ dU = T dS - p dV $



Durch Integration ergibt sich folgende Gleichung in Bezug auf die Innere Energie ($U$), die Entropie ($S$) und der Volumen ($V$):

$ U = T S - p V $

[1] "Über die quantitative und qualitative Bestimmung der Kräfte", Julius Robert von Mayer, Annalen der Chemie und Pharmacie, 1842 [2] "Über die Erhaltung der Kraft", Hermann von Helmholtz, 1847

ID:(214, 0)



Enthalpie

Konzept

Die Enthalpie ($H$) bezieht sich auf die in einem System enthaltene Energie, einschließlich aller Energie, die erforderlich ist, um es zu erzeugen. Sie setzt sich daher aus die Innere Energie ($U$) und der Arbeit zusammen, die erforderlich ist, um das System zu bilden, was als $pV$ dargestellt wird, wobei die Druck ($p$) und der Volumen ($V$) beteiligt sind.

Es handelt sich um eine Funktion von die Entropie ($S$) und die Druck ($p$), was es ermöglicht, sie als $H = H(S,p)$ auszudrücken, und sie erfüllt die folgende mathematische Beziehung:

$ H = U + p V $

Ein Artikel, der als Ursprung des Konzepts betrachtet werden kann, auch wenn er nicht die Definition des Begriffs enthält, ist: [1] "Memoir on the Motive Power of Heat, Especially as Regards Steam, and on the Mechanical Equivalent of Heat" (Abhandlung über die Triebkraft der Wärme, insbesondere in Bezug auf Dampf, und über das mechanische Äquivalent der Wärme), verfasst von Benoît Paul Émile Clapeyron (1834).

ID:(215, 0)



Freie Helmholtz-Energie

Konzept

Die Helmholtz Freie Energie ($F$) [1] bezieht sich auf die in einem System enthaltene Energie, schließt jedoch die Energie aus, die nicht für Arbeit verwendet werden kann. In diesem Sinne repräsentiert sie die zur Ausführung von Arbeit verfügbare Energie, vorausgesetzt, sie umfasst nicht die Energie, die für die Bildung des Systems erforderlich ist. Sie setzt sich daher aus die Innere Energie ($U$) zusammen, von dem die thermische Energie $ST$ subtrahiert wird, an der die Entropie ($S$) und die Absolute Temperatur ($T$) beteiligt sind.

Diese Funktion hängt von die Absolute Temperatur ($T$) und der Volumen ($V$) ab, was es ermöglicht, sie als $F = F(V,T)$ auszudrücken, und sie erfüllt die folgende mathematische Beziehung:

$ F = U - T S $

[1] "Über die Thermodynamik chemischer Vorgänge", Hermann von Helmholtz, Dritter Beitrag. Sonderdruck aus: ebd., 31. Mai (1883)

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Gibbs freie Energie

Konzept

Die Freie Gibbs-Energie ($G$) bezieht sich auf die Energie in einem System, einschließlich der Energie, die für seine Bildung erforderlich ist, aber schließt die Energie aus, die nicht für Arbeit verwendet werden kann. In diesem Sinne repräsentiert es die verfügbare Energie, um Arbeit in einem Prozess zu leisten, der die für seine Bildung erforderliche Energie einschließt. Es setzt sich daher aus die Enthalpie ($H$) zusammen, von dem die thermische Energie $ST$, bei der die Entropie ($S$) und die Absolute Temperatur ($T$) beteiligt sind, subtrahiert wird.

Diese Funktion hängt von die Absolute Temperatur ($T$) und die Druck ($p$) ab, was es ermöglicht, sie als $G = G(T,p)$ auszudrücken, und sie erfüllt die folgende mathematische Beziehung:

$ G = H - T S $

[1] "On the Equilibrium of Heterogeneous Substances" (Über das Gleichgewicht der heterogenen Substanzen), J. Willard Gibbs, Transactions of the Connecticut Academy of Arts and Sciences. 3: 108-248. (Oktober 1875 Mai 1876) [2] "On the Equilibrium of Heterogeneous Substances" (Über das Gleichgewicht der heterogenen Substanzen), J. Willard Gibbs, Transactions of the Connecticut Academy of Arts and Sciences. 3: 343-524. (Mai 1877 Juli 1878)

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