Cantidades termodinámicas

Las cantidades termodinámicas son cantidades físicas que se utilizan para describir estados y procesos en sistemas termodinámicos . La termodinámica considera estas cantidades como algunas cantidades macroscópicas (parámetros macroscópicos [1] ) inherentes al sistema o proceso en el sistema, pero no las asocia con las propiedades del sistema en el nivel microscópico de consideración. Este último es el tema de consideración en la física estadística.. La transición de una descripción microscópica de un sistema a una macroscópica conduce a una reducción radical en el número de cantidades físicas necesarias para describir el sistema. Entonces, si el sistema es una cierta cantidad de gas , entonces solo se tienen en cuenta el volumen , la temperatura , la presión del gas y su masa que caracteriza el sistema [2] .

Terminología

No existe una terminología unificada relacionada con las cantidades termodinámicas. Una misma cantidad física puede llamarse coordenada termodinámica, cantidad, variable, parámetro, función o simplemente propiedad, dependiendo del contexto y el papel que juega en una relación termodinámica particular [3] . Para algunos conceptos y términos, existen recomendaciones de la IUPAC [4] [5] y una colección de definiciones recomendadas por la Academia de Ciencias de la URSS para su uso en la literatura científica y técnica, el proceso educativo, las normas y la documentación técnica [6] .

Clasificación de magnitudes termodinámicas

El esquema, basado en la colección de definiciones [7] y el libro [8] , demuestra una de las posibles opciones para clasificar las cantidades termodinámicas:

Variables de estado independientes y funciones de estado

El estado de un sistema termodinámico se entiende como la totalidad de sus propiedades [9] . Todas las variables físicas y fisicoquímicas utilizadas para describir las propiedades macroscópicas de un sistema termodinámico que no dependen de la historia del sistema (de cómo llegó el sistema al estado actual), es decir, completamente determinadas por el estado del sistema en un determinado en el tiempo, se denominan variables de estado termodinámicas [10] [11] ( parámetros de estado [12] [13] , funciones de estado [14] [15] ). Existe un punto de vista muy extendido en la literatura, según el cual las variables de estado son cantidades físicas que caracterizan única y exclusivamente el estado de equilibrio de un sistema termodinámico. Para más detalles, consulte el artículo Características de las diversas definiciones del término "variable de estado" .

El estado del sistema se llama estacionario si los parámetros del sistema no cambian con el tiempo . El estado de equilibrio termodinámico es un caso especial de un estado estacionario. Cualquier cambio en el estado del sistema se denomina proceso termodinámico [16] [17] [18] . Todo proceso debe cambiar al menos una variable de estado. Una secuencia continua de estados que se reemplazan entre sí durante la transición del sistema desde el estado inicial al estado final se denomina ruta del proceso [19] [20] .

Dado que la misma variable de estado en diferentes tareas puede actuar tanto como variable independiente como en función de otras variables independientes, los términos "función de estado", "parámetro de estado" y "variable de estado" a veces se consideran sinónimos y cualquier variable de estado es llamada función de estado. , sin trazar la distinción por las matemáticas entre la función , sus argumentos y los coeficientes numéricos incluidos en la definición de la función .

Las variables de estado están interconectadas por ecuaciones de estado ( térmicas y calóricas ) y otras relaciones (por ejemplo, la ecuación de Gibbs-Duhem ), por lo tanto, para caracterizar de manera única el estado del sistema, es suficiente conocer solo unas pocas cantidades, llamadas estados independientes . variables _ Las restantes variables de estado son funciones de variables independientes -funciones de estado-  y se definen de forma única si se dan los valores de sus argumentos [9] . Además, para muchos problemas no importa si se conocen las ecuaciones de estado específicas del sistema en estudio; solo es importante que las dependencias correspondientes siempre existan realmente. El número de variables de estado independientes depende de la naturaleza de un sistema en particular, y su elección es bastante arbitraria y está asociada con consideraciones de conveniencia [21] [22] . Una vez realizada la elección, el conjunto de variables utilizadas ya no se puede cambiar arbitrariamente durante la tarea. Una parte importante del aparato matemático de la termodinámica clásica (incluido el uso de las transformaciones jacobianas y de Legendre [23] ) se dedica a resolver el problema del cambio de variables y la transición de un conjunto de variables independientes a otro [9] .

Las variables de estado incluyen, por ejemplo,

Clasificación matemática de variables y parámetros de estado

Las cantidades incluidas en las ecuaciones de la termodinámica se consideran como funciones numéricas  - funciones de estado, o como argumentos de estas funciones - variables de estado independientes, o como parámetros ( coeficientes , constantes indefinidas ) de la ecuación - parámetros numéricos , los valores específicos \u200b\u200b de los cuales son constantes o insignificantes para el problema en consideración [3] . Para reducir el riesgo de confusión, se recomienda dar preferencia a los términos "variables termodinámicas" y "parámetros (numéricos)" [3] .

La misma cantidad que caracteriza el estado, dependiendo de la naturaleza del sistema termodinámico y la declaración del problema, puede actuar en cualquiera de los roles enumerados anteriormente, tanto como una variable independiente, como una función del estado y como un parámetro numérico. Así, el volumen en la ecuación térmica de estado de un gas ideal [24] [25] (  es el número de moles de gas,  es la constante universal de los gases )

puede ser como una función de estado

y una variable de estado independiente:

mientras que en la ecuación calórica de estado de un gas fotónico [26] , el volumen ya está incluido como parámetro numérico (  es la energía interna,  es la constante radiativa ):

y en la ecuación térmica de estado de un gas fotónico [26] , el volumen no aparece en absoluto:

El cambio en la función de estado en cualquier proceso termodinámico es igual a la diferencia entre sus valores al final y al comienzo del proceso y no depende de la ruta del proceso. Desde un punto de vista matemático, esto significa que un cambio infinitesimal en cualquier función de estado es un diferencial total [27] [28] . Dado que la integral del diferencial total no depende del camino de integración [28] , entonces la integral de lazo cerrado del diferencial total de la función de estado es igual a cero [29] . Desde un punto de vista físico, esto significa que si el sistema vuelve a su estado original a través de una serie de transiciones, completa un ciclo , entonces el cambio en la función de estado en tal proceso es igual a cero [30] [31] [ 32] . Entonces, para la energía interna de un sistema termodinámico , tenemos:

La declaración inversa también es cierta: si el cambio en una cantidad termodinámica en un ciclo es cero, entonces esta cantidad es una variable de estado [33] .

Espacio de estados, superficie termodinámica, diagramas de estados

El espacio abstracto formado para un sistema cerrado de deformación térmica [34] por tres variables de estado, dos de las cuales son independientes y la tercera es su función, se denomina espacio de estado termodinámico [35] ( espacio termodinámico [36] ). Las variables del espacio de estado P–V–T están relacionadas por la ecuación térmica de estado

correspondiente a la superficie termodinámica [37] [38] [36]  — el lugar geométrico de los puntos figurativos que representan el estado del sistema en el espacio termodinámico [38] [39] . Un proceso en el espacio de estados corresponde a una línea situada sobre esta superficie [40] .

Algunos autores dan a entender que el espacio termodinámico está formado únicamente por variables independientes [13] , es decir, en el caso que nos ocupa, no es tridimensional, sino bidimensional y representa un diagrama de estado termodinámico [37] [41]  - una proyección plana de una superficie termodinámica tridimensional en uno de los tres planos de coordenadas. Cada estado del sistema corresponde reversible y unívocamente a un punto en el diagrama de estado [13] , y a un proceso termodinámico - una línea, que en el diagrama P-V se llama isoterma , en el diagrama P-T - isocoras , en el diagrama V- T - isobaras [38] . Si las isolíneas se trazan en el diagrama de estado , el proceso se representa como un segmento de una isoterma, isocora o isobara.

Una imagen tridimensional de la superficie termodinámica de un sistema heterogéneo se denomina diagrama de fase tridimensional ( diagrama de fase espacial , diagrama de fase tridimensional , diagrama de estado tridimensional [42] ):

La proyección de la superficie termodinámica de un sistema heterogéneo en el plano de coordenadas P–T es un diagrama de fase [42] [43] , es decir, un diagrama de estado con líneas de equilibrio de fase trazadas en él [44] [45] [46] [47] :

Variables de estado intensivas y aditivas

En termodinámica, las variables de estado se dividen en dos clases: las que tienen un cierto valor en cada punto [48] y las que tienen sentido solo para el sistema como un todo o sus partes de tamaño finito y tienen la propiedad de aditividad en tamaño . [49] [50 ] . La aditividad de una variable de estado significa que sus valores se pueden sumar, de modo que el valor de una variable para un sistema es igual a la suma de los valores de esa variable para todas las partes del sistema.

Los estados variables de un sistema homogéneo que no dependen de su tamaño se denominan intensivos [51] . La termodinámica considera cualquier cantidad intensiva como una variable macroscópica local [52] , que tiene un valor bien definido en cada punto del sistema [53] . Las variables termodinámicas intensivas son, por ejemplo, presión, temperatura, potencial químico, concentración , densidad , molar [54] y cantidades específicas.

En un sistema homogéneo (continuo) no homogéneo, cuyas propiedades cambian suavemente de un punto a otro, el valor de la variable intensiva es una función continua de coordenadas geométricas [55] . Entonces, para un gas en un campo gravitatorio , la presión y la densidad dependen de la distancia a la fuente del campo. La distribución de una variable en el espacio en cada momento del tiempo viene dada -dependiendo del rango tensorial de la variable- por un campo escalar , vectorial o tensorial en el espacio euclidiano tridimensional [56] . Los campos escalares describen la distribución de temperatura, presión, concentración de una sustancia. Por lo tanto, la distribución de temperatura se establece mediante el campo de temperatura [57] , que puede ser no estacionario (cambiante en el tiempo) o estacionario independiente del tiempo. Un sistema con la misma temperatura en todos los puntos se llama térmicamente homogéneo. Matemáticamente, el campo de temperatura se describe mediante la ecuación de la dependencia de la temperatura de las coordenadas espaciales (a veces la consideración se limita a una o dos coordenadas) y del tiempo. Para sistemas térmicamente homogéneos

Una variable de estado extensiva se define globalmente , es decir, depende del tamaño del sistema [52] y caracteriza no un punto dado en el espacio, sino una parte de tamaño finito del sistema o el sistema como un todo [58] [59 ] . Dado que las variables extensivas son aditivas, los términos "extensiva" y "aditiva" en relación con las variables de estado suelen tratarse como sinónimos [58] [60] . La aditividad de una variable extensiva significa que esta variable se puede definir para cualquier sistema termodinámico, incluidos los no homogéneos (que siempre se pueden dividir en partes homogéneas, si el requisito de homogeneidad se consideró necesario inicialmente al introducir la variable en consideración).

Ejemplos de parámetros extensivos son volumen, masas de sustancias, energía interna, entropía, potenciales termodinámicos.

El método de su medición por comparación con el estándar se basa en la propiedad de aditividad de las cantidades extensivas . La medida de una cantidad intensiva se basa en el uso de la relación entre cambios en la cantidad intensiva por un lado y cambios en la cantidad extensiva apropiada por otro lado [61] . Para medir la temperatura con un termómetro de líquido , se puede usar el volumen de alcohol o mercurio como una cantidad tan extensa .

Para un sistema abierto simple , así como para un sistema heterogéneo con relación constante entre las masas de las fases, el valor de cualquier variable extensiva es proporcional a la masa del sistema. Este enunciado se utiliza a veces como definición de una variable extensiva [62] [63] [64] , considerándola como una cantidad aditiva en masa [65] .

Descripción del estado del sistema y descripción del estado de la fase

Desde el punto de vista de la terminología, es igualmente correcto hablar de cualquier solución como sistema homogéneo y como sistema monofásico, y de cubitos de hielo en agua como sistema heterogéneo y como sistema bifásico. La elección del término más apropiado depende de la formulación del problema bajo consideración, ya que la diferencia en los términos "sistema termodinámico" y "fase termodinámica" refleja la diferencia en los enfoques para describir el sistema y la fase. El estado de una fase se entiende como un conjunto de variables intensivas utilizadas para describirla [66] [52] . Cantidades intensivas como la densidad, la capacidad calorífica, el coeficiente de expansión térmica, etc., caracterizan las propiedades termodinámicas de una sustancia o solución individual que forma una fase. El propio concepto de fase termodinámica fue introducido por Gibbs con el objetivo de “tener un término que se refiera únicamente a la composición y estado termodinámico de […] un cuerpo y para el cual no importa su tamaño o forma” [67] .

Para establecer el estado termodinámico del sistema, es decir, el conjunto completo de sus propiedades, no basta con conocer las propiedades de las fases que forman dicho sistema: al menos una cantidad extensiva debe estar representada en el conjunto de variables independientes de el sistema, por ejemplo, el volumen o la masa del sistema [3] .

El número de variables intensivas independientes necesarias para establecer el estado de todas las fases del sistema se denomina varianza del sistema [68] . El número de variables independientes necesarias para establecer el estado del sistema, teniendo en cuenta las masas de todas sus fases, se denomina varianza total (general) del sistema [3] [69] . La varianza y la varianza total del sistema se encuentran utilizando la regla de fase de Gibbs .

Funcionales de proceso

Los funcionales de proceso [70] [71] [72] ( parámetros de proceso [73] , funciones de proceso [41] [74] ) son las características del proceso termodinámico realizado por el sistema y dependen de su trayectoria, es decir, la forma en que El sistema pasa del estado al comienzo del proceso al estado final. El término "función" enfatiza que el cálculo de un parámetro de proceso requiere el conocimiento de su modelo matemático, por ejemplo, la ecuación adiabática del gas . Los parámetros del proceso (por ejemplo, calor y trabajo ) "no existen" antes del proceso, después del proceso y fuera del proceso [75] . Para un proceso en equilibrio , cuando se conoce su trayectoria (dadas por las condiciones del problema, por ejemplo, se indica que el proceso es isobárico, isotérmico o isentrópico), los valores de trabajo y calor se pueden expresar en términos de el cambio en las funciones de estado del sistema (ver, por ejemplo, Efecto térmico de una reacción química ).

Las funciones de proceso en termodinámica incluyen

La dependencia de la trayectoria del proceso no permite hablar de trabajo y calor como propiedades del sistema, es decir, es imposible atribuir al sistema "reserva de trabajo" y "reserva de calor", así como hablar de la “cambio” de calor y trabajo en el proceso [82] . Un cambio elemental (infinitamente pequeño) en un parámetro de proceso en un proceso infinitesimal [83] , para el cual la diferencia entre los estados inicial y final del sistema es infinitamente pequeña, no es un diferencial total de ninguna función [29] . Para un proceso de equilibrio, el calor y el trabajo se pueden expresar en términos de variables de estado (el símbolo significa que la función correspondiente se refiere a un proceso infinitesimal; las fórmulas dadas son válidas para un sistema abierto de deformación térmica) [84] :

Funciones de estado condicional

Consideremos funciones de proceso como la exergía y la anergía , que dependen de las propiedades del entorno [86] . Muy a menudo, con el estado del medio ambiente sin cambios, la exergía y la anergía pueden expresarse a través de las funciones del estado del sistema [87] , respectivamente, se comportan como funciones del estado, al que se refieren convencionalmente en tales situaciones. [88] [89] . Habiendo cumplido con las frases en la literatura: “La energía del sistema se compone de exergía y anergía” [89] , “La segunda ley de la termodinámica nos permite distinguir 2 formas de energía: anergía y exergía” [90] , “ En un proceso reversible ideal, se obtendrá un trabajo igual a la pérdida de exergía” [91] , - en el que se utilizan los términos exergía del sistema y anergía del sistema , cabe recordar la condicionalidad de referir estas magnitudes termodinámicas al estado funciones, es decir, a las características del sistema, y ​​no del proceso.

Coordenadas termodinámicas generalizadas y fuerzas termodinámicas generalizadas

Considere un sistema termodinámico homogéneo en equilibrio con energía interna y entropía . Las coordenadas termodinámicas generalizadas se incluyen como entre las variables naturales independientes de la energía interna [92] , considerada como una función característica del sistema:

(Ecuación canónica de estado para la energía interna)

y en el número de variables naturales independientes , considerada también como función característica del sistema:

Aquí  hay una coordenada termodinámica generalizada del i-ésimo tipo (la expresión es una abreviatura para enumerar todas las coordenadas: … …);  es la masa de la j-ésima componente. Para gases y líquidos isotrópicos, el volumen del sistema es una de las coordenadas generalizadas, a menudo la única. Derivada parcial

se llama la fuerza termodinámica generalizada [93] conjugada a la coordenada . Cada coordenada generalizada corresponde a su propia fuerza generalizada; las variables físicas correspondientes a coordenadas y fuerzas generalizadas se especifican en relación con el problema que se está resolviendo [94] [95] [96] [97] . La fuerza generalizada se puede expresar en términos de la temperatura termodinámica absoluta y la derivada parcial de la entropía con respecto a la coordenada generalizada:

Las fuerzas generalizadas son cantidades intensivas y las coordenadas generalizadas son cantidades aditivas [98] [99] .

La fuerza generalizada conjugada con el volumen del sistema es la presión en el sistema tomada con signo menos . Para un proceso de equilibrio infinitamente pequeño (elemental) en un sistema simple, solo es posible un tipo de trabajo: el trabajo de expansión / contracción :

(Trabajo de expansión/contracción para un proceso de equilibrio elemental en un sistema simple)

El trabajo elemental realizado por un sistema homogéneo en un proceso de equilibrio infinitamente pequeño es igual a la suma de los trabajos elementales realizados por cada una de las fuerzas generalizadas [100] [101] [102] :

(Trabajo total para un proceso de equilibrio en un sistema homogéneo)

Algunas coordenadas y fuerzas generalizadas se enumeran a continuación [94] [103] [104] [95] :

Coordenadas generalizadas y fuerzas generalizadas asociadas a ellas para varios tipos de trabajo
trabajo elemental Coordenada generalizada fuerza generalizada
expansión/compresión de fluido isotrópico volumen presión (con el signo "-")
fuerzas de tensión superficial área de superficie tensión superficial
tensión / compresión de la varilla elástica (muelle) longitud fuerza de tracción/compresión
deformación uniforme de un sólido isótropo componentes de deformación componentes de voltaje
levantar una carga en un campo gravitacional altura peso de la carga
célula galvánica carga eléctrica campos electromagnéticos

Coordenadas de estado termodinámico y potenciales de interacción

Para un sistema termodinámico homogéneo en equilibrio, escribimos la ecuación de estado canónica para la energía interna [105] sin dividir las variables naturales independientes de la energía interna en entropía, coordenadas generalizadas y masas de los componentes [106]

y llame a las coordenadas termodinámicas del estado [107] [108] las variables y el conjunto de derivadas parciales [109]

(Potencial de interacción termodinámica)

se llamarán potenciales de interacción termodinámica [110] . Utilizando las coordenadas de estado y los potenciales, obtenemos la forma diferencial de la ecuación fundamental de Gibbs en la expresión de energía [111] de la siguiente forma [109] [112] :

(Forma diferencial de la ecuación básica de la termodinámica)

Teniendo en cuenta que la coordenada térmica es la entropía [113] [114] , el potencial térmico  es la temperatura termodinámica absoluta [113] [115] , la coordenada de deformación del fluido [116]  es el volumen [117] [118] , la el potencial de deformación del fluido  es presión c signo negativo [118] , para un sistema cerrado de deformación térmica obtenemos la ecuación básica de la termodinámica [119] [120] en la forma tradicional [121] [122] :

(Ecuación básica de la termodinámica para un sistema cerrado de deformación térmica)

Los términos "coordenadas termodinámicas del estado" y "potenciales de interacción termodinámica" son utilizados por el sistema propuesto por A. A. Gukhman para construir y presentar la termodinámica [123] [124] [125] . El rechazo de la terminología tradicional y la apelación a un nuevo aparato conceptual permite que el sistema de Guchmann evite colisiones asociadas con el uso no tradicional de términos establecidos.

Variables de estado internas y externas

En ocasiones, las variables de estado se dividen en externas , que caracterizan el entorno [126] y no dependen del estado del sistema en estudio, e internas , que caracterizan el sistema en estudio [ 126] [127] [128] [129] . Otra definición identifica variables externas con coordenadas termodinámicas generalizadas [130] [131] [132] . La siguiente definición identifica las variables externas (volumen, entropía y masa del sistema) con las coordenadas termodinámicas del estado [133] . Según otra definición, las variables externas (volumen, fuerza del campo de fuerza, etc.) son variables de estado que caracterizan el sistema, pero se estiman a través del estado del ambiente externo [134] [135] . En otras palabras, son funciones de las características del medio ambiente [136] (funciones de las coordenadas de los cuerpos externos [137] ), dependiendo de dónde se traza el límite entre el sistema y el medio ambiente (cuerpos externos), y de la condiciones en las que se encuentra el sistema, de modo que en diferentes situaciones la misma cantidad puede actuar como variable tanto externa como interna. Por ejemplo, con una posición fija de las paredes del recipiente, el volumen del fluido es una variable externa y la presión es una variable interna; en otras condiciones, cuando el sistema está en un cilindro con un pistón móvil bajo presión constante, entonces la presión será externa y el volumen será una variable interna [137] [138] (el volumen de un cuerpo sólido es una variable interna variable, porque no depende de las propiedades de los cuerpos circundantes [ 139] ). La convención de dividir las variables de estado en externas e internas es obvia: el sistema bajo consideración y su ambiente siempre pueden ser considerados como parte de un solo sistema extendido que consiste en el sistema bajo estudio y su ambiente, y para tal sistema extendido todas las variables de estado de interés para nosotros puede ser considerado interno [140] .

Existen otras interpretaciones del término "variable externa" [141] [142] además de las enumeradas anteriormente . La falta de una interpretación generalmente aceptada dificulta el uso del concepto de variables externas.

La temperatura del sistema generalmente se denomina variable interna [136] [143] [127] [129] , pero a veces se denomina variable externa [144] [145] .

Las variables externas son importantes para aquellas formas de construir/presentar la termodinámica , en las que el sistema termodinámico se considera como una caja negra : cambiando las variables externas (directamente relacionadas con el trabajo realizado sobre el sistema - o sobre el sistema - [146] ) y observando el comportamiento del sistema en estudio, se extraen conclusiones sobre las variables internas del sistema [147] .

Magnitudes termodinámicas térmicas y calóricas

Las magnitudes térmicas primarias incluyen aquellas magnitudes físicas macroscópicas que se incluyen en las ecuaciones térmicas de estado , expresando la relación entre temperatura, coordenadas termodinámicas generalizadas (que en este caso incluyen las cantidades de sustancias que componen el sistema ) y fuerzas termodinámicas generalizadas (que en este caso incluyen potenciales químicos que constituyen un sistema de sustancias) [148] [149] . En el caso más simple de un sistema cerrado de deformación térmica , estos son la temperatura, la presión y el volumen [150] [151] [152] . Las cantidades secundarias formadas exclusivamente a partir de las cantidades térmicas primarias enumeradas anteriormente ( densidad , volumen específico [153] [154] , coeficientes térmicos [155] y otros) también pertenecen a las térmicas. Tenga en cuenta que, con la excepción del potencial químico, las unidades para cantidades térmicas no contienen ninguna mención de la unidad de energía (en el sistema SI , este es el joule ). Sin embargo, desde

1 J = 1 N ·m,

entonces, aplicado al potencial químico, uno puede prescindir de mencionar la unidad de energía.

Potenciales termodinámicos [155] ( más a menudo energía interna y entalpía [150] [156] [157] [158] [154] ) y entropía [150] [155] [154] como el antepasado de una serie de funciones Massier - Planck . Las cantidades formadas a partir de las cantidades calóricas primarias enumeradas anteriormente ( capacidades caloríficas [156] [157] [155] , calores latentes [159] [157] [160] y otros coeficientes calóricos ) también son calóricas. Tenga en cuenta que las unidades de valores calóricos siempre contienen referencias a la unidad de energía.

Propiedades de las sustancias

A continuación se enumeran algunos parámetros numéricos utilizados como características de la sustancia que forma el sistema termodinámico. Los parámetros utilizados para describir las propiedades de una sustancia únicamente en procesos fuera del equilibrio (coeficiente de conductividad térmica, etc.) se clasifican como propiedades termofísicas; los valores del tipo de calor latente, que se utilizan cuando se consideran procesos de equilibrio, se incluyen en el grupo de parámetros de procesos que ocurren bajo condiciones dadas. Dentro de cada grupo, se utiliza la ordenación alfabética de los términos.

Termomecánica

Termofísica

Termoquímica

Parámetros de procesos bajo condiciones dadas

Si las condiciones para realizar un proceso termodinámico se especifican únicamente por la naturaleza de la sustancia o la elección de las condiciones del proceso, entonces las características de dicho proceso son parámetros numéricos, muchos de los cuales están incluidos en las bases de datos existentes.

Parámetros de las reacciones de fase

Este grupo de parámetros numéricos incluye las características de las transiciones de fase del primer tipo (reacciones de fase):

Parámetros de las reacciones químicas

Véase también

Notas

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  34. ↑ Una sustancia isotrópica en una situación en la que se pueden despreciar los efectos de superficie y la presencia de campos de fuerza externos. El sistema cerrado significa que solo se permiten reacciones químicas y de fase interna, que no conducen a un cambio en la masa del sistema, pero no al intercambio de materia con el medio ambiente.
  35. ↑ Born, M., Críticas a la presentación tradicional de la termodinámica, 1964 .
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  48. ↑ El término "punto" en termodinámica significa una parte muy pequeña en comparación con todo el sistema, pero sigue siendo una parte macroscópica de él. La física del continuo introduce una variable macroscópica local como una cantidad que caracteriza una región macroscópica homogénea distinguida mentalmente (volumen elemental) de un medio continuo (continuum), cuyas dimensiones son infinitesimales en comparación con las heterogeneidades del medio e infinitamente grandes en relación con los tamaños de las partículas (átomos, iones, moléculas, etc.), etc.) de este medio (Zhilin P. A., Mecánica continua racional, 2012, p. 84).
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  84. ↑ Se utiliza el sistema termodinámico de signos para el trabajo : el trabajo realizado sobre el sistema se considera positivo y el trabajo realizado por el sistema se considera negativo. En las fuentes literarias que utilizan el sistema termotécnico de signos de trabajo, la expresión para el trabajo elemental de expansión/compresión tiene el signo opuesto: δ W = + PdV . Es importante que el tipo de expresión matemática de la primera ley de la termodinámica dependa de la elección del sistema de signos para el calor y el trabajo , pero no del tipo de la relación más importante para la termodinámica: la ecuación fundamental de Gibbs en forma diferencial .
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  92. ↑ Coordenadas termodinámicas del estado según la terminología de A. A. Gukhman (Gukhman A. A., On the foundations of thermodynamics, 2010, p. 38). Cada función característica, incluida la energía interna, tiene su propio conjunto de variables naturales independientes que no se pueden cambiar.
  93. ↑ En la termodinámica de no equilibrio , el término "fuerza termodinámica" tiene un contenido diferente que en la termodinámica de equilibrio, el término "fuerza termodinámica generalizada".
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  96. ↑ Algunos autores consideran posible considerar el calor como trabajo térmico ,  - como una coordenada térmica generalizada y  - como una fuerza térmica generalizada (Bazarov I.P., Thermodynamics, 2010, p. 29; Bulatov N.K., Lundin A.B., Thermodynamics irreversible Physical and Chemical Processes , 1984, pág. 41).
  97. ↑ A veces, las coordenadas y fuerzas generalizadas incluyen las masas de los componentes y sus potenciales químicos, es decir, consideran la energía de transferencia de masa (trabajo químico) como parte integral del trabajo total (Bulatov N.K., Lundin A.B., Thermodynamics of irreversible procesos físicos y químicos, 1984, p. 41). Los problemas asociados con la negativa a liberar la energía de la transferencia de masa en un método independiente, junto con el calor y el trabajo, para cambiar la energía interna, se consideran en el artículo Entropía termodinámica . A. A. Gukhman en su sistema de exposición de la termodinámica (Gukhman A. A., Sobre los fundamentos de la termodinámica, 2010) se negó a llenar los términos establecidos con contenido nuevo y así evitó las “trampas” terminológicas. El precio de esto fue la necesidad de crear un nuevo aparato conceptual.
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Literatura

Enlaces

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Secciones de termodinámica
Principios de la termodinámica