Уравнения состояния

Статья является частью серии «Термодинамика».
Уравнение состояния идеального газа
Уравнение Ван-дер-Ваальса
Уравнение Дитеричи
Разделы термодинамики
Начала термодинамики
Уравнение состояния
Термодинамические величины
Термодинамические потенциалы
Термодинамические циклы
Фазовые переходы
править

Уравнение состояния — уравнение, связывающее между собой термодинамические (макроскопические) параметры системы, такие, как температура, давление, объём, химический потенциал и др. Уравнение состояния можно написать всегда, когда можно применять термодинамическое описание явлений. При этом реальные уравнения состояний реальных веществ могут быть крайне сложными.

Уравнение состояния системы не содержится в постулатах термодинамики и не может быть выведено из неё. Оно должно быть взято со стороны (из опыта или из модели, созданной в рамках статистической физики). Термодинамика же не рассматривает вопросы внутреннего устройства вещества.

Заметим, что соотношения, задаваемые уравнением состояния, справедливы только для состояний термодинамического равновесия.

Виды уравнений состояния[]

Термическое уравнение состояния[]

Термическое уравнение состояния связывает макроскопические параметры системы. Для системы с постоянным числом частиц его общий вид можно записать так:

$\,\!f(P,V,T)=0$ .

То есть, задать термическое уравнение состояния значит конкретизировать вид функции $f$ .

Калорическое уравнение состояния[]

Калорическое уравнение состояния показывает, как внутренняя энергия выражается через давление, объем и температуру. Для системы с постоянным числом частиц оно выглядит так:

$\,\!U=U(P,V,T)$ ,

или, учитывая, что давление можно выразить из термического уравнения,

$\,\!U=U(V,T)$ .

Каноническое уравнение состояния[]

Основная статья: Термодинамические потенциалы.

Каноническое уравнение представляет собой выражение для одного из термодинамических потенциалов (внутренней энергии, энтальпии, свободной энергии или потенциала Гиббса) через независимые переменные, относительно которых записывается его полный дифференциал.

$\,\!U=U(S,V)$ (для внутренней энергии),
$\,\!H=H(S,P)$ (для энтальпии),
$\,\!F=F(T,V)$ (для свободной энергии),
$\,\!G=G(T,P)$ (для потенциала Гиббса).

Каноническое уравнение, независимо от того, в каком из этих четырех видов оно представлено, содержит полную информацию о термических и калорических свойствах термодинамической системы.

См. также[]

Термодинамическое равновесие
Уравнение состояния идеального газа
Уравнение Ван-дер-Ваальса
Уравнение Дитеричи

Литература[]

Сивухин Д.В. Термодинамика и молекулярная физика. - 1975.

Состояния материи

Выделить Уравнение состояния и найти в:

Страница 0 - краткая статья
Страница 1 - энциклопедическая статья
Разное - на страницах: 2 , 3 , 4 , 5
Прошу вносить вашу информацию в «Уравнение состояния 1», чтобы сохранить ее

Уравнение состояния

Содержание