
Equilibrio de fase
Ecuación 
Si consideramos dos fases 1 y 2 con respectivamente
U_1+U_2=U
\\n\\n
V_1+V_2=V
\\n\\n
N_1+N_2=N
\\n\\nserán constantes. Por ello variaciones tendrán que ser tal que\\n\\n
dU_1+dU_2=0 \rightarrow dU_2=-dU_1
\\n\\n
dV_1+dV_2=0 \rightarrow dV_2=-dV_1
\\n\\n
dN_1+dN_2=0 \rightarrow dN_2=-dN_1
\\n\\nSi el sistema esta en equilibrio, su entropia total deberá ser un máximo con lo que se obtiene que\\n\\n
dS = dS_1 + dS_2 =0
Como el diferencial de la entropía es con
dS =\displaystyle\frac{1}{ T } dU +\displaystyle\frac{ p }{ T } dV +\displaystyle\sum_i\displaystyle\frac{ \mu_i }{ T } dN_i |
\\n\\no sea\\n\\n
dS = dS_1 + dS_2 = \displaystyle\frac{1}{T_1}dU_1+\displaystyle\frac{1}{T_2}dU_2+\displaystyle\frac{p_1}{T_1}dV_1+\displaystyle\frac{p_2}{T_2}dV_2+\displaystyle\frac{\mu_1}{T_1}dN_1+\displaystyle\frac{\mu_2}{T_2}dN_2
se obtiene con la igualdad de los diferenciales que debe darse que con
dS = \left(\displaystyle\frac{1}{ T_1 }-\displaystyle\frac{1}{ T_2 }\right) dU_1 +\left(\displaystyle\frac{ p_1 }{ T_1 }-\displaystyle\frac{ p_2 }{ T_2 }\right) dV_1 -\left(\displaystyle\frac{ \mu_1 }{ T_1 }-\displaystyle\frac{ \mu_2 }{ T_2 }\right) dN_1 |
ID:(8022, 0)

Condición de equilibrio, temperatura T
Ecuación 
Como la variación de la entropía en un sistema de dos fases con potencial químico 1 J, potencial químico 2 J, presión 1 Pa, presión 2 Pa, temperatura 1 K, temperatura 2 K, variación de la energía interna 1 J, variación de la entropía J/K, variación del numero de partículas del tipo 1 - y variación del volumen 1 m^3
dS = \left(\displaystyle\frac{1}{ T_1 }-\displaystyle\frac{1}{ T_2 }\right) dU_1 +\left(\displaystyle\frac{ p_1 }{ T_1 }-\displaystyle\frac{ p_2 }{ T_2 }\right) dV_1 -\left(\displaystyle\frac{ \mu_1 }{ T_1 }-\displaystyle\frac{ \mu_2 }{ T_2 }\right) dN_1 |
debe ser nula se concluye que las temperaturas de ambas fases deben ser iguales con potencial químico 1 J, potencial químico 2 J, presión 1 Pa, presión 2 Pa, temperatura 1 K, temperatura 2 K, variación de la energía interna 1 J, variación de la entropía J/K, variación del numero de partículas del tipo 1 - y variación del volumen 1 m^3
T_1 = T_2 |
ID:(8020, 0)

Condición de equilibrio, presión p
Ecuación 
Como la variación de la entropía en un sistema de dos fases con potencial químico 1 J, potencial químico 2 J, presión 1 Pa, presión 2 Pa, temperatura 1 K, temperatura 2 K, variación de la energía interna 1 J, variación de la entropía J/K, variación del numero de partículas del tipo 1 - y variación del volumen 1 m^3
dS = \left(\displaystyle\frac{1}{ T_1 }-\displaystyle\frac{1}{ T_2 }\right) dU_1 +\left(\displaystyle\frac{ p_1 }{ T_1 }-\displaystyle\frac{ p_2 }{ T_2 }\right) dV_1 -\left(\displaystyle\frac{ \mu_1 }{ T_1 }-\displaystyle\frac{ \mu_2 }{ T_2 }\right) dN_1 |
debe ser nula, se concluye que con con temperatura 1 K y temperatura 2 K
T_1 = T_2 |
las presiones de ambas fases deben ser iguales con temperatura 1 K y temperatura 2 K
p_1 = p_2 |
ID:(8021, 0)

Condición de equilibrio, potencial químico \mu
Ecuación 
Como la variación de la entropía en un sistema de dos fases con potencial químico 1 J, potencial químico 2 J, presión 1 Pa, presión 2 Pa, temperatura 1 K, temperatura 2 K, variación de la energía interna 1 J, variación de la entropía J/K, variación del numero de partículas del tipo 1 - y variación del volumen 1 m^3
dS = \left(\displaystyle\frac{1}{ T_1 }-\displaystyle\frac{1}{ T_2 }\right) dU_1 +\left(\displaystyle\frac{ p_1 }{ T_1 }-\displaystyle\frac{ p_2 }{ T_2 }\right) dV_1 -\left(\displaystyle\frac{ \mu_1 }{ T_1 }-\displaystyle\frac{ \mu_2 }{ T_2 }\right) dN_1 |
debe ser nula, se concluye que con con temperatura 1 K y temperatura 2 K
T_1 = T_2 |
los potenciales químicos de ambas fases deben ser iguales con temperatura 1 K y temperatura 2 K
\mu_1 = \mu_2 |
ID:(11862, 0)

Potencial químico de un gas ideal
Ecuación 
Como la entropía
S = N k_B \left(\displaystyle\frac{3}{2}\ln\displaystyle\frac{ U }{ N }+\ln\displaystyle\frac{ V }{ N }+ \ln \gamma \right) |
se puede aplicar la definición del potencial químico con
\mu_i \equiv \left(\displaystyle\frac{\partial S }{\partial N_i }\right)_{U,V,N_j} |
para obtener el potencial químico de un gas ideal con
\mu =\displaystyle\frac{ S }{ N }-\displaystyle\frac{5}{2} k_B |
ID:(8019, 0)

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Video
Video: Aplicaciones del Potencial Químico