Термодинамические функции и их свойства

Мы уже имели дело с рядом термодинамических величин, характеризующих состояния макроскопических тел. Таковыми являются температура Г, объем V, давление Р, энтропия 5, внутренняя энергия Е. Определим и другие величины подобного рода.

Тепловая функция

Для этой цели запишем первое начало термодинамики.

Когда работа сводится к изменению объёма: dA = -PdV, из (2.7) следует, что.

Если процесс происходит при постоянном давлении, то.

Величину W = Е + PV называют тепловой функцией или энтальпией.

В общем случае.

Отсюда видно, что энтальпия — функция независимых переменных S и Р. Вспоминая общее выражение для полного дифференциала функции двух переменных.

из (2.10) получаем выражения для температуры и объёма через энтальпию.

Аналогично, из (2.9) имеем соотношения.

Из (2.8) следует, что если тело теплоизолировано {dQ = 0), то его энтальпия сохраняется: W-const. Другими словами, тепловая функция сохраняется в процессах, происходящих с теплоизолированным телом при постоянном давлении.

Количество тепла, при получении которого температура тела повышается на единицу температуры называется теплоёмкостью тела С.

Так как dQ = TdS, то Очевидно, однако, что величина dQ зависит от того в каких условиях происходит нагревание тела (О — функция процесса!). Поэтому обычно различают теплоёмкости при постоянном объёме и постоянном давлении.

При постоянном объёме из основного термодинамического тождества следует, что dE = TdS, тогда.

то есть.

Аналогично из равенства.

находим.

Наконец, если система теплоизолирована (dQ = 0) и процессы в ней происходят при постоянном объёме (dV = 0), то из первого начала термодинамики следует, что dE-0. Другими словами, внутренняя энергия теплоизолированного тела сохраняется в процессах, происходящих при постоянном объёме.

Таким образом, мы приходим к выводу о том, что энтальпия W в процессах, происходящих при постоянном давлении обладает теми же свойствами, что и внутренняя энергия Е в процессах при постоянном объеме.