Фундаментална термодинамичка једначина
| Termodinamika |
|---|
 |
Фундаментална једначина у термодинамици је једначина која описује целу термодинамику система. Најчешће фундаменталне једначине су енергијска фундаментална једначина (функција унутрашње енергије) и ентропијска фундаментална једначина (функција ентропије) и фундаменталне једначине за различите термодинамичке потенцијале.
Природне променљиве су променљиве x1, ..., xk од којих зависи функција F тако да ако се изрази преко њих у облику F = F (x1, ..., xk), она постаје фундаментална једначина.
За разлику од фундаменталне једначине која сама описује цео термодинамички систем, свака друга једначина стања садржи мање термодинамичких информација о систему.
Одређивање фундаменталне једначине
[уреди | уреди извор]Фундаменталне једначине се теоријски не могу одредити у оквиру термодинамике, већ се одређују:
- емпиријски преко најмање две једначине стања
- методама статистичке физике на моделима.[1]
Врсте фундаменталних једначина
[уреди | уреди извор]- Енергијска фундаментална једначина: U = U (S, V, N)
- Ентропијска фундаментална једначина: S = S (U, V, N)
Фундаменталне једначине за термодинамичке потенцијале:
- Фундаментална једначина за Хелмхолцову слободну енергију: F = F (T, V, N)
- Фундаментална једначина за енталпију: H = H (S, p, N)
- Фундаментална једначина за Гибсов термодинамички потенцијал: G = G (T, p, N)
- Фундаментална једначина за Омега потенцијал: Ω = Ω (T, V, μ)
Потпуна одређеност система
[уреди | уреди извор]
Ако је позната енергијска фундаментална једначина, за константне вредности N и V, једначина зависи само од ентропије U = U (S), што представља једну криву (слика а - зависност U = U (S) је приказана јаком линијом). Свака тачка криве одређује нагиб, што је, по дефиницији, температура. Због одређености температуре следи да из зависности U = U (S) можемо одредити функцију U = U (Т) (слика б).
С друге стране, ако би била позната зависност U = U (Т) која представља једну једначину стања, фундаменталну једначину U = U (S) добијамо интеграљењем једначине стања, те ће функција коју тражимо U = U (S) бити неодређена до на константу интеграције (слика а, испрекидане линије).
Дакле, познавање фундаменталне једначине U = U (S) повлачи познавање једначине стања U = U (Т), док обрнуто не важи.[1]