Proprietăți ale materialelor (termodinamică)

{{#invoke:Sidebar |collapsible | bodyclass = plainlist | titlestyle = padding-bottom:0.3em;border-bottom:1px solid #aaa; | title = Termodinamică | imagestyle = display:block;margin:0.3em 0 0.4em; | image = | caption = Schema unei mașini termice Carnot | listtitlestyle = text-align:center; | expanded = material

| list1name = ramuri | list1title = Ramuri | list1 = Format:Flatlist

• Clasică
• Statistică
• Chimică
• Cuantică

• de echilibruFormat:\de neechilibru

| list2name = principii | list2title = Principii | list2 = Format:Flatlist

• Zero
• Primul
• Al doilea
• Al treilea

| list3name = sisteme | list3title = Sisteme | list3 = Format:Flatlist

• Izolat
• Închis
• Deschis
• Adiabatic

Format:Sidebar

| list4name = proprietăți | list4title = Propertăți ale sistemelor

| list4 =

Notă: Parametri conjugați cu italice

Format:Sidebar

| list5name = material | list5title = Proprietăți ale materialelor | list5 =

Capacitate termică masică	$c=$	$T$ $\partial S$ $N$ $\partial T$
Coeficient de compresibilitate	$\beta =-$	$1$ $\partial V$ $V$ $\partial p$
Coeficient de dilatare volumică	$\alpha =$	$1$ $\partial V$ $V$ $\partial T$

| list6name = ecuații | list6title = Ecuații | list6 = Format:Flatlist

• Teorema lui Carnot
• Teorema lui Clausius
• Relația fundamentală
• Ecuația căldurii
• Legile gazelor
  • ideale
• Stări corespondente

• Relațiile Maxwell
• Relațiile Onsager
• Ecuațiile Bridgman

• Tabel cu ecuații termodinamice

| list7name = potențiale | list7title = Potențiale | list7 = Format:Unbulleted list Format:Flatlist

• Entropie liberă

| list8name = istorie | list8title = Format:Hlist | list8 =

Format:Sidebar

| list9name = personalități | list9title = Personalități | list9 = Format:Flatlist

• Bernoulli
• Boltzmann
• Bridgman
• Carathéodory
• Carnot
• Clapeyron
• Clausius
• de Donder
• Duhem
• Gibbs
• von Helmholtz
• Joule
• Kelvin
• Lewis
• Massieu
• Maxwell
• von Mayer
• Nernst
• Onsager
• Planck
• Rankine
• Smeaton
• Stahl
• Tait
• Thompson
• van der Waals
• Waterston

Format:Endflatlist | below =

• Categorie

}}

Proprietățile termodinamice ale materialelor sunt parametri intensivi, care sunt specifici unui material dat. Fiecare este direct legată de o diferențială de ordinul al doilea a unui potențial termodinamic. Exemple pentru un sistem termodinamic simplu cu un singur component sunt:

• Compresibilitatea (inversa modulului de elasticitate cubică)

• Compresibilitatea izotermică

${\kappa }_T=-\frac{1}{V}{\left(\frac{\partial V}{\partial p}\right)}_T=-\frac{1}{V}\frac{{\partial }^{2}G}{\partial p^2}$

• Compresibilitatea adiabatică

${\kappa }_S=-\frac{1}{V}{\left(\frac{\partial V}{\partial p}\right)}_S=-\frac{1}{V}\frac{{\partial }^{2}H}{\partial p^2}$

• Capacitatea termică masică (Notă - proprietatea intensivă analoagă este capacitatea termică)

• Capacitatea termică masică la volum constant

$c_v=\frac{T}{N}{\left(\frac{\partial S}{\partial T}\right)}_V=-\frac{T}{N}\frac{{\partial }^{2}A}{\partial T^2}$

• Capacitatea termică masică la presiune constantă

$c_p=\frac{T}{N}{\left(\frac{\partial S}{\partial T}\right)}_P=-\frac{T}{N}\frac{{\partial }^{2}G}{\partial T^2}$

• Coeficientul de dilatare termică (volumică)

$\alpha =\frac{1}{V}{\left(\frac{\partial V}{\partial T}\right)}_P=\frac{1}{V}\frac{{\partial }^{2}G}{\partial p\partial T}$

unde p este presiunea, V este volumul, T este temperatura absolută, S este entropia iar N este numărul de particule.

Pentru un sistem cu un singur component, sunt necesare doar trei derivate secundare de ordinul al doilea pentru a obține pe celelalte, prin urmare sunt necesare doar trei proprietăți ale materialelor pentru a le obține pe toate celelalte. Pentru un sistem cu un singur component, cei trei parametri „standard” sunt compresibilitatea izotermică ${\kappa }_T$, capacitatea termică masică la presiune constantă $c_p$ și coeficientul de dilatare termică $\alpha$.

De exemplu, următoarele ecuații sunt valabile:

$c_p=c_v+\frac{TV{\alpha }^2}{N{\kappa }_T}$

${\kappa }_T={\kappa }_S+\frac{TV{\alpha }^2}{N{c}_p}$

Cele trei proprietăți „standard” sunt de fapt cele trei derivate de ordinul al doilea posibile ale energiei libere Gibbs în funcție de temperatură și presiune. Mai mult, luând în considerare derivate precum $\frac{{\partial }^{3}G}{\partial p\partial T^2}$ și relațiile Schwartz aferente, arată că tripletul proprietăților nu este independent. De fapt, o funcție de proprietate poate fi obținută din celelalte două, până la o valoare de stare de referință.

Principiul al doilea al termodinamicii are implicații asupra semnului unor proprietăți termodinamice precum compresibilitatea izotermică.

Note

Bibliografie

• Format:En icon Format:Cite book

Vezi și

• Coeficient de transformare adiabatică
• Mecanică statistică
• Ecuații termodinamice
• Format:Ill-wd
• Căldură latentă

Legături externe

• Format:En icon Dortmund Data Bank - bază de date cu proprietăți termodinamice și termofizice.