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Thermodynamische Funktionen

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>Modell

ID:(172, 0)



Innere Energie als Partition Funktion

Bild

>Top


Die interne Energie darf aus der Partitionsfunktion als Ableitung in Bezug auf \ beta berechnen:

ID:(11723, 0)



Innere Energie

Gleichung

>Top, >Modell


Die Innere Energie ($U$) ist mit die Absolute Temperatur ($T$), die Druck ($p$), die Entropie ($S$) und der Volumen ($V$) gleich:

$ U = T S - p V $

$T$
Absolute Temperatur
$K$
5177
$p$
Druck
$Pa$
5224
$S$
Entropie
$J/K$
5227
$U$
Innere Energie
$J$
5228
$V$
Volumen
$m^3$
5226

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 ($dV$) 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 $

ID:(3472, 0)



Innere Energie: Differentialverhältnis

Gleichung

>Top, >Modell


Die Abhängigkeit von der Interne Energiedifferenz ($dU$) von die Druck ($p$) und die Volumenvariation ($dV$), zusätzlich zu die Absolute Temperatur ($T$) und die Entropievariation ($dS$) , ist gegeben durch:

$ dU = T dS - p dV $

$T$
Absolute Temperatur
$K$
5177
$p$
Druck
$Pa$
5224
$dS$
Entropievariation
$J/K$
5225
$dV$
Volumenvariation
$m^3$
5223
$dU$
Änderung der inneren Energie
$J$
5400

Da der Interne Energiedifferenz ($dU$) gemäß der Gleichung von der Differential ungenau Wärme ($\delta Q$), die Druck ($p$) und die Volumenvariation ($dV$) abhängt:

$ dU = \delta Q - p dV $



und der Ausdruck für das zweite Gesetz der Thermodynamik mit die Absolute Temperatur ($T$) und die Entropievariation ($dS$) lautet:

$ \delta Q = T dS $



können wir daraus schließen:

$ dU = T dS - p dV $

.

ID:(3471, 0)



Differenz der inneren Energie

Gleichung

>Top, >Modell


Da die Innere Energie ($U$) eine Funktion von die Entropie ($S$) und der Volumen ($V$) ist, kann der Interne Energiedifferenz ($dU$) wie folgt ausgedrückt werden:

$ dU = DU_{S,V} dS + DU_{V,S} dV $

$dS$
Entropievariation
$J/K$
5225
$dU$
Interne Energiedifferenz
$J$
8736
$DU_{V,s}$
Partielle Ableitung der inneren Energie nach dem Volumen bei konstanter Entropie
$Pa$
8734
$DU_{S,V}$
Partielle Ableitung der inneren Energie nach der Entropie bei konstantem Volumen
$K$
8735
$dV$
Volumenvariation
$m^3$
5223

Da die Innere Energie ($U$) von die Entropie ($S$) und der Volumen ($V$) abhängt, kann der Interne Energiedifferenz ($dU$) wie folgt berechnet werden:

$dU = \left(\displaystyle\frac{\partial U}{\partial S}\right)_V dS + \left(\displaystyle\frac{\partial U}{\partial V}\right)_S dV$



Um die Schreibweise dieser Ausdrucksweise zu vereinfachen, führen wir die Notation für die Ableitung von die Innere Energie ($U$) nach die Entropie ($S$) bei konstantem der Volumen ($V$) ein:

$DU_{S,V} \equiv \left(\displaystyle\frac{\partial U}{\partial S}\right)_V$



und die Ableitung von die Innere Energie ($U$) nach der Volumen ($V$) bei konstantem die Entropie ($S$) als:

$DU_{V,S} \equiv \left(\displaystyle\frac{\partial U}{\partial V}\right)_S$



Daher können wir schreiben:

$ dU = DU_{S,V} dS + DU_{V,S} dV $

ID:(8185, 0)



Calculo de la derivada parcial de la energía interna en el volumen a entropía constante

Gleichung

>Top, >Modell


La derivada de la energía interna en el volumen a entropia constante es

$ DU_{V,S} =\left(\displaystyle\frac{\partial U }{\partial V }\right)_ S $

$S$
Entropie
$J/K$
5227
$U$
Innere Energie
$J$
5228
$DU_{V,s}$
Partielle Ableitung der inneren Energie nach dem Volumen bei konstanter Entropie
$Pa$
8734
$V$
Volumen
$m^3$
5226

ID:(12023, 0)



Calculo de la derivada parcial de la energía interna en la entropia a volumen constante

Gleichung

>Top, >Modell


La derivada de la energía interna en la entropia a volumen constante es

$ DU_{S,V} =\left(\displaystyle\frac{\partial U }{\partial S }\right)_ V $

$S$
Entropie
$J/K$
5227
$U$
Innere Energie
$J$
5228
$DU_{S,V}$
Partielle Ableitung der inneren Energie nach der Entropie bei konstantem Volumen
$K$
8735
$V$
Volumen
$m^3$
5226

ID:(12024, 0)



Interne Energie und Zustandsgleichung bei Constante Entropie

Gleichung

>Top, >Modell


Vergleicht man dies mit dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik, ergibt sich, dass die Partielle Ableitung der inneren Energie nach dem Volumen bei konstanter Entropie ($DU_{V,S}$) gleich minus die Druck ($p$) ist:

$ DU_{V,S} =- p $

$p$
Druck
$Pa$
5224
$DU_{V,s}$
Partielle Ableitung der inneren Energie nach dem Volumen bei konstanter Entropie
$Pa$
8734

Der Interne Energiedifferenz ($dU$) ist eine Funktion der Variationen von die Entropie ($S$) und der Volumen ($V$) sowie der Steigungen die Partielle Ableitung der inneren Energie nach dem Volumen bei konstanter Entropie ($DU_{V,S}$) und die Partielle Ableitung der inneren Energie nach der Entropie bei konstantem Volumen ($DU_{S,V}$), was sich wie folgt ausdrückt:

$ dU = DU_{S,V} dS + DU_{V,S} dV $



Vergleicht man dies mit der Gleichung für der Interne Energiedifferenz ($dU$):

$ dU = T dS - p dV $



ergibt sich die Steigung von die Innere Energie ($U$) in Bezug auf die Variation von der Volumen ($V$):

$ DU_{V,S} =- p $

ID:(3535, 0)



Energiebinnen und Zustandsgleichung bei Konstantem Volume

Gleichung

>Top, >Modell


Beim Vergleich mit dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik stellt sich heraus, dass die Partielle Ableitung der inneren Energie nach der Entropie bei konstantem Volumen ($DU_{S,V}$) gleich die Absolute Temperatur ($T$) ist:

$ DU_{S,V} = T $

$T$
Absolute Temperatur
$K$
5177
$DU_{S,V}$
Partielle Ableitung der inneren Energie nach der Entropie bei konstantem Volumen
$K$
8735

Der Interne Energiedifferenz ($dU$) ist eine Funktion der Variationen von die Entropie ($S$) und der Volumen ($V$) sowie der Steigungen die Partielle Ableitung der inneren Energie nach dem Volumen bei konstanter Entropie ($DU_{V,S}$) und die Partielle Ableitung der inneren Energie nach der Entropie bei konstantem Volumen ($DU_{S,V}$), was sich wie folgt ausdrückt:

$ dU = DU_{S,V} dS + DU_{V,S} dV $



Vergleicht man dies mit der Gleichung für der Interne Energiedifferenz ($dU$):

$ dU = T dS - p dV $



ergibt sich die Steigung von die Innere Energie ($U$) in Bezug auf die Variation von die Entropie ($S$):

$ DU_{S,V} = T $

ID:(3546, 0)



Innere Energie als Partition Funktion

Gleichung

>Top, >Modell


La energía interna es igual a la energía media calculada con

$\bar{E}=-\displaystyle\frac{\partial\ln Z}{\partial\beta}$



se tiene que con la energía interna es

$U=-\displaystyle\frac{\partial\ln Z}{\partial\beta}$

ID:(3534, 0)



Innere Energie und ihre Maxwell Beziehungen

Gleichung

>Top, >Modell


Mit die Entropie ($S$), der Volumen ($V$), die Absolute Temperatur ($T$) und die Druck ($p$) erhalten wir eine der sogenannten Maxwell-Beziehungen:

$ DT_{V,S} =- Dp_{S,V} $

$DT_{V,S}$
Partielle Ableitung der Temperatur nach dem Volumen bei konstanter Entropie
$K/m^3$
8738
$Dp_{S,V}$
Partielle Ableitung des Drucks nach der Entropie bei konstantem Volumen
$K/m^3$
8739

Da der Interne Energiedifferenz ($dU$) ein exaktes Differential ist, sollten wir beachten, dass die Innere Energie ($U$) in Bezug auf die Entropie ($S$) und der Volumen ($V$) unabhängig von der Reihenfolge sein muss, in der die Funktion abgeleitet wird:

$D(DU_{S,V}){V,S}=D(DU{V,S})_{S,V}$



Unter Verwendung der Beziehung zwischen der Steigung die Partielle Ableitung der inneren Energie nach der Entropie bei konstantem Volumen ($DU_{S,V}$) und die Absolute Temperatur ($T$)

$ DU_{S,V} = T $

,

und der Beziehung zwischen der Steigung die Partielle Ableitung der inneren Energie nach dem Volumen bei konstanter Entropie ($DU_{V,S}$) und die Druck ($p$)

$ DU_{V,S} =- p $

,

können wir folgern:

$ DT_{V,S} =- Dp_{S,V} $

ID:(3556, 0)



Calculo de la derivada parcial de la temperatura en el volumen a entropía constante

Gleichung

>Top, >Modell


La derivada de la temperatura en el volumen a entropia constante es

$ DT_{V,S} =\left(\displaystyle\frac{\partial T }{\partial V }\right)_ S $

$T$
Absolute Temperatur
$K$
5177
$S$
Entropie
$J/K$
5227
$DT_{V,S}$
Partielle Ableitung der Temperatur nach dem Volumen bei konstanter Entropie
$K/m^3$
8738
$V$
Volumen
$m^3$
5226

ID:(12025, 0)



Calculo de la derivada parcial de la presión en la entropia a volumen constante

Gleichung

>Top, >Modell


La derivada de la presión en la entropia a volumen constante es

$ Dp_{S,V} =\left(\displaystyle\frac{\partial p }{\partial S }\right)_ V $

$p$
Druck
$Pa$
5224
$S$
Entropie
$J/K$
5227
$Dp_{S,V}$
Partielle Ableitung des Drucks nach der Entropie bei konstantem Volumen
$K/m^3$
8739
$V$
Volumen
$m^3$
5226

ID:(12026, 0)



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