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Thermodynamische Funktionen

Storyboard

>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
dU = T * dS - p * dV U = T * S - p * V U =-d ln Z /d beta DU_VS =- p DU_SV = T DT_VS=- Dp_SV dU = DU_SV * dS + DU_VS * dV DU_VS = dU / dV DU_SV = dU / dS DT_VS = dT / dV Dp_SV = dp / dS TbetapSdSZUUdUDU_VSDU_SVDT_VSDp_SVVdVdU

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
dU = T * dS - p * dV U = T * S - p * V U =-d ln Z /d beta DU_VS =- p DU_SV = T DT_VS=- Dp_SV dU = DU_SV * dS + DU_VS * dV DU_VS = dU / dV DU_SV = dU / dS DT_VS = dT / dV Dp_SV = dp / dS TbetapSdSZUUdUDU_VSDU_SVDT_VSDp_SVVdVdU

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
dU = T * dS - p * dV U = T * S - p * V U =-d ln Z /d beta DU_VS =- p DU_SV = T DT_VS=- Dp_SV dU = DU_SV * dS + DU_VS * dV DU_VS = dU / dV DU_SV = dU / dS DT_VS = dT / dV Dp_SV = dp / dS TbetapSdSZUUdUDU_VSDU_SVDT_VSDp_SVVdVdU

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
dU = T * dS - p * dV U = T * S - p * V U =-d ln Z /d beta DU_VS =- p DU_SV = T DT_VS=- Dp_SV dU = DU_SV * dS + DU_VS * dV DU_VS = dU / dV DU_SV = dU / dS DT_VS = dT / dV Dp_SV = dp / dS TbetapSdSZUUdUDU_VSDU_SVDT_VSDp_SVVdVdU

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
dU = T * dS - p * dV U = T * S - p * V U =-d ln Z /d beta DU_VS =- p DU_SV = T DT_VS=- Dp_SV dU = DU_SV * dS + DU_VS * dV DU_VS = dU / dV DU_SV = dU / dS DT_VS = dT / dV Dp_SV = dp / dS TbetapSdSZUUdUDU_VSDU_SVDT_VSDp_SVVdVdU

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
dU = T * dS - p * dV U = T * S - p * V U =-d ln Z /d beta DU_VS =- p DU_SV = T DT_VS=- Dp_SV dU = DU_SV * dS + DU_VS * dV DU_VS = dU / dV DU_SV = dU / dS DT_VS = dT / dV Dp_SV = dp / dS TbetapSdSZUUdUDU_VSDU_SVDT_VSDp_SVVdVdU

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
dU = T * dS - p * dV U = T * S - p * V U =-d ln Z /d beta DU_VS =- p DU_SV = T DT_VS=- Dp_SV dU = DU_SV * dS + DU_VS * dV DU_VS = dU / dV DU_SV = dU / dS DT_VS = dT / dV Dp_SV = dp / dS TbetapSdSZUUdUDU_VSDU_SVDT_VSDp_SVVdVdU

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
dU = T * dS - p * dV U = T * S - p * V U =-d ln Z /d beta DU_VS =- p DU_SV = T DT_VS=- Dp_SV dU = DU_SV * dS + DU_VS * dV DU_VS = dU / dV DU_SV = dU / dS DT_VS = dT / dV Dp_SV = dp / dS TbetapSdSZUUdUDU_VSDU_SVDT_VSDp_SVVdVdU

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
dU = T * dS - p * dV U = T * S - p * V U =-d ln Z /d beta DU_VS =- p DU_SV = T DT_VS=- Dp_SV dU = DU_SV * dS + DU_VS * dV DU_VS = dU / dV DU_SV = dU / dS DT_VS = dT / dV Dp_SV = dp / dS TbetapSdSZUUdUDU_VSDU_SVDT_VSDp_SVVdVdU

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
dU = T * dS - p * dV U = T * S - p * V U =-d ln Z /d beta DU_VS =- p DU_SV = T DT_VS=- Dp_SV dU = DU_SV * dS + DU_VS * dV DU_VS = dU / dV DU_SV = dU / dS DT_VS = dT / dV Dp_SV = dp / dS TbetapSdSZUUdUDU_VSDU_SVDT_VSDp_SVVdVdU

ID:(12026, 0)



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