A FUNDAMENTÁLIS EGYENLET KÉT REPREZENTÁCIÓBAN. A függvény teljes differenciálja, a differenciális fundamentális egyenlet: U V S U + dn 1

Hasonló dokumentumok
Sorozatok, határérték fogalma. Függvények határértéke, folytonossága

V. Deriválható függvények

Izolált rendszer falai: sem munkavégzés, sem a rendszer állapotának munkavégzés nélküli megváltoztatása nem lehetséges.

1. Egy intervallumon differenciálható F(x) függvény az f(x) függvény primitív függvénye, ha az intervallum minden x helyén.

A TERMODINAMIKA I. AXIÓMÁJA. Egyszerű rendszerek egyensúlya. Első észrevétel: egyszerű rendszerekről beszélünk.

A TERMODINAMIKA II., III. ÉS IV. AXIÓMÁJA. A termodinamika alapproblémája

Termodinamikai bevezető

2. Hatványsorok. A végtelen soroknál tanultuk, hogy az. végtelen sort adja: 1 + x + x x n +...

Statisztika 1. zárthelyi dolgozat március 21.

VII. A határozatlan esetek kiküszöbölése

I. Függelék. A valószínűségszámítás alapjai. I.1. Alapfogalamak: A valószínűség fogalma: I.2. Valószínűségi változó.

ANALÍZIS 1. I. VIZSGA január 11. Mérnök informatikus szak α-variáns Munkaidő: 90 perc., vagyis z 2 1p = i 1p = ( cos 3π 2 2

BIOMATEMATIKA ELŐADÁS

3. SOROZATOK. ( n N) a n+1 < a n. Egy sorozatot (szigorúan) monotonnak mondunk, ha (szigorúan) monoton növekvő vagy csökkenő.

9. HAMILTON-FÉLE MECHANIKA

1.2. Ütközés Ütközési modell, alapfeltevések Ütközés 3

3.1. A Poisson-eloszlás

1 k < n(1 + log n) C 1n log n, d n. (1 1 r k + 1 ) = 1. = 0 és lim. lim n. f(n) < C 3

2. Az együttműködő villamosenergia-rendszer teljesítmény-egyensúlya

SZÁMELMÉLET. Vasile Berinde, Filippo Spagnolo

Kalkulus II., második házi feladat

(A TÁMOP /2/A/KMR számú projekt keretében írt egyetemi jegyzetrészlet):

Bizonyítások. 1) a) Értelmezzük a valós számok halmazán az f függvényt az képlettel! (A k paraméter valós számot jelöl).

A statisztikai vizsgálat tárgyát képező egyedek összességét statisztikai sokaságnak nevezzük.

Átfolyó-rendszerű gázvízmelegítő teljesítményének és hatásfokának meghatározása Gazdaságossági számításokhoz

(2) Határozzuk meg a következő területi integrálokat a megadott halmazokon: x sin y dx dy, ahol T : 0 x 1, 2 y 3.

Innen. 2. Az. s n = 1 + q + q q n 1 = 1 qn. és q n 0 akkor és csak akkor, ha q < 1. a a n végtelen sor konvergenciáján nem változtat az, ha

Termodinamika (Hőtan)

Megjegyzések (észrevételek) a szabad energia és a szabad entalpia fogalmához

A tárgy címe: ANALÍZIS 1 A-B-C (2+2). 1. gyakorlat

1. A radioaktivitás statisztikus jellege

Rudas Tamás: A hibahatár a becsült mennyiség függvényében a mért pártpreferenciák téves értelmezésének egyik forrása

2.10. Az elegyek termodinamikája

Populáció. Történet. Adatok. Minta. A matematikai statisztika tárgya. Valószínűségszámítás és statisztika előadás info. BSC/B-C szakosoknak

8.1. A rezgések szétcsatolása harmonikus közelítésben. Normálrezgések. = =q n és legyen itt a potenciál nulla. q i j. szimmetrikus. q k.

Modern Fizika Labor. 13. Molekulamodellezés. Fizika BSc. A mérés dátuma: nov. 08. A mérés száma és címe: Értékelés:

A figurális számokról (IV.)

24. tétel A valószínűségszámítás elemei. A valószínűség kiszámításának kombinatorikus modellje.

Ideális gáz és reális gázok

A szórások vizsgálata. Az F-próba. A döntés. Az F-próba szabadsági fokai

A biostatisztika alapfogalmai, konfidenciaintervallum. Dr. Boda Krisztina PhD SZTE ÁOK Orvosi Fizikai és Orvosi Informatikai Intézet

Kutatói pályára felkészítı modul

Oktatási Hivatal KÉMIA I. A 2015/2016. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny második forduló. Javítási-értékelési útmutató I.

1. gyakorlat - Végtelen sorok

Műszaki hőtan I. ellenőrző kérdések

NUMERIKUS SOROK II. Ebben a részben kizárólag a konvergencia vizsgálatával foglalkozunk.

Vizsgatételek főiskolai szintű villamosmérnök szakos levelező hallgatók számára Fizika II. GEFIT122L

Kétváltozós függvények

A HŐMÉRSÉKLETI SUGÁRZÁS

7. el adás Becslések és minta elemszámok fejezet Áttekintés

biometria III. foglalkozás előadó: Prof. Dr. Rajkó Róbert Hipotézisvizsgálat

1. Mi a termodinamikai rendszer? Miben különbözik egymástól a nyitott és a zárt termodinamikai

A matematikai statisztika elemei

Pályázat címe: Pályázati azonosító: Kedvezményezett: Szegedi Tudományegyetem Cím: 6720 Szeged, Dugonics tér

Metrikus terek. továbbra is.

Fourier sorok FO 1. Trigonometrikus. A diákon megjelenő szövegek és képek csak a szerző (Kocsis Imre, DE MFK) engedélyével használhatók fel!

ezek alapján kívánunk dönteni. Ez formálisan azt jelenti, hogy ellenőrizni akarjuk,

Emlékeztető: az n-dimenziós sokaság görbültségét kifejező mennyiség a Riemann-tenzor (Riemann, 1854): " ' #$ * $ ( ' $* " ' #µ

1. Adatok közelítése. Bevezetés. 1-1 A közelítő függvény

f (M (ξ)) M (f (ξ)) Bizonyítás: Megjegyezzük, hogy konvex függvényekre mindig létezik a ± ben

Környezeti kémia: A termodinamika főtételei, a kémiai egyensúly

Követelmények: f - részvétel az előadások 67 %-án - 3 db érvényes ZH (min. 50%) - 4 elfogadott laborjegyzőkönyv

REOIL. növeli a transzformátorok élettartamát.

Elektrokémiai fémleválasztás. Felületi érdesség: definíciók, mérési módszerek és érdesség-változás a fémleválasztás során

I. FEJEZET BICIKLIHIÁNYBAN

Komplex számok (el adásvázlat, február 12.) Maróti Miklós

EGYENLETEK ÉS EGYENLETRENDSZEREK MEGOLDÁSA A Z n HALMAZON. egyenletrendszer megoldása a

Kalkulus I. Első zárthelyi dolgozat szeptember 16. MINTA. és q = k 2. k 2. = k 1l 2 k 2 l 1. l 1 l n 6n + 8

Számsorozatok. 1. Alapfeladatok december 22. sorozat határértékét, ha. 1. Feladat: Határozzuk meg az a n = 3n2 + 7n 5n létezik.

MIKROELEKTRONIKA, VIEEA306

Lineáris kódok. u esetén u oszlopvektor, u T ( n, k ) május 31. Hibajavító kódok 2. 1

1. Sajátérték és sajátvektor

Megoldás a, A sebességből és a hullámhosszból számított periódusidőket T a táblázat

A primitív függvény létezése. Kitűzött feladatok. határérték, és F az f egy olyan primitívje, amelyre F(0) = 0. Bizonyítsd be,

Integrálás sokaságokon

Gyakorló feladatok II.

Diszkrét matematika II., 3. előadás. Komplex számok

6. Elsőbbségi (prioritásos) sor

Kétváltozós függvények

A KÉMIAI POTENCIÁL A KÉMIAI POTENCIÁL A KÉMIAI POTENCIÁL A KÉMIAI POTENCIÁL I. A TÖKÉLETES GÁZ KÉMIAI POTENCIÁLJA

Matematika B4 I. gyakorlat

Méréstani összefoglaló

MATEMATIKA I. KATEGÓRIA (SZAKKÖZÉPISKOLA)

Megjegyzések. További tételek. Valódi határeloszlások. Tulajdonságok. Gyenge (eloszlásbeli) konvergencia

MÉRÉSMETODIKAI ALAPISMERETEK FIZIKA. kétszintű érettségire felkészítő. tanfolyamhoz

Kényszereknek alávetett rendszerek

Minta JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ A MATEMATIKA EMELT SZINTŰ ÍRÁSBELI 2. FELADATSORHOZ

Sorozatok A.: Sorozatok általában

Bevezetés a kémiai termodiamikába

18. Differenciálszámítás

Feladatok megoldása. Diszkrét matematika I. Beadandó feladatok. Bujtás Ferenc (CZU7KZ) December 14, feladat: (A B A A \ C = B)

Eötvös Loránd Tudományegyetem Informatikai Kar. Analízis 1. Írásbeli beugró kérdések. Készítette: Szántó Ádám Tavaszi félév

3. Sztereó kamera. Kató Zoltán. Képfeldolgozás és Számítógépes Grafika tanszék SZTE (

3. MINTAFELADATSOR EMELT SZINT JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

Bevezetés a kémiai termodinamikába

Nevezetes sorozat-határértékek

Matematika I. 9. előadás

Méréstechnika. Hőmérséklet mérése

Csapágyak üzem közbeni vizsgálata a csavarhúzótól a REBAM 1 -ig 2

GAZDASÁGI MATEMATIKA 1. ANALÍZIS

Átírás:

A FUNDAMENÁLIS EGYENLE KÉ REPREZENÁCIÓBAN A differeciális fudametális egyelet A fudametális egyelet a belső eergiára: UU (S V K ) A függvéy teljes differeciálja a differeciális fudametális egyelet: U S U V S V 3 ds U V U S dv S V 3... [Mi is az a teljes differeciál? A teljes differeciált a többváltozós függvéyek differeciálása kapcsá vezethetjük be: d f k ' f x x k d k ahol 0 0 0 df az f függvéy ifiitezimális megváltozása egy adott ( x x potba a függetle változók ifiitezimális 0 0 0 dx x x dx x x dx x x megváltoztatására míg x ) f ' x k f x k x x x k k x az adott potba. IV/

Geometriai értelmezése: A teljes differeciál az f függvéy megváltozása ha az f függvéy gráfját 0 0 0 (kétdimeziós esetbe felületét) ( x x x ) potbeli éritősíkjával helyettesítjük. Miért érdekes? öbbváltozós függvéyekkel gyakra találkozuk majd (pl. állapotegyeletek) s kívácsiak lehetük arra hogy mi törtéik ezekkel a függvéyekkel ha a változókat kis mértékbe megváltoztatjuk (Változást vizsgáluk em egyesúlyt? Emlékezzük a D kérdésfelvetéseire!)] Haszáljuk a következő defiíciókat! U S és V p U V és S U µ i i S V A defiiált meyiségek eve: hőmérséklet yomás és az i-ik kompoes kémiai (elektrokémiai) poteciálja. Itezív meyiségek. Mit jelet? Midjárt látjuk. Később igazoljuk majd hogy ezek a defiíciók megegyezek fiziológiai tapasztalataik szerit alkotott hőmérséklet fogalommal valamit a mechaikai yomás defiíciójával. A kémiai poteciál egy új meyiség! Így a fudametális egyelet: Első észrevétel: Kvázisztatikus folyamatra ds pdv µ µ... d w térfogati pdv IV/

Második észrevétel: Ha az ayagmeyiség álladó és ds dq ds dw térfogati a kvázisztatikus folyamat sorá felvett illetve leadott hő. Harmadik észrevétel: dq dw térfogati dw kémiai Itezív paraméterek és állapotegyeletek A fudametális egyelet a belső eergiára: UU (S V K ) Ezért a parciális differeciálháyadosok is ugyaeze változók függvéyei: (S V K ) pp (S V K ) μ i μ i (S V K ) Ezek a kifejezések: állapotegyeletek. Mivel a belső eergia homogé elsőfokú függvéye az extezív változókak a fe defiiált meyiségek homogé ulladfokúak leszek ugyaeze változókra ézve. (λs λv λ λ λ K ) (S V K ) ehát ezt jeleti az itezív meyiség: a redszer egy részéek hőmérséklete megegyezik a teljes redszer hőmérsékletével. IV/3

Itezív paraméterek az etrópia reprezetációba A fudametális egyelet az etrópiára: SS (U V K ) A függvéy teljes differeciálja a differeciális fudametális egyelet: ds S U S V U V 3 S V S U U V dv 3... Parciális deriválás szabályai segítségével de a ds pdv µ µ egyelet ds-re törtéő megoldásából is kifejezhetők a differeciálháyadosok:... S U és V p S V és U µ i S i U V Szité itezív meyiségekről va szó de ezek most más változók függvéyei! Ezek adják az etrópia alapú állapotegyeleteket. Eek megfelelőe dolgozhatuk eergia reprezetációba illetve etrópia reprezetációba: ez attól függ hogy az eergia és az etrópia közül melyiket tekitjük függő és függetle változóak. FONOS! Midig tui kell hogy milye változókkal dolgozuk! IV/4

A ERMODINAMIKA EGYENSÚLY FELÉELEI A termikus egyesúly a hőmérséklet Vizsgáljuk meg a következő redszert: két részből álló összességébe izolált redszer melyet rögzített merev hővezető fal választ el egymástól mely em átjárható a kémiai kompoesek számára. Mi jellemzi a teljes redszert? A részredszerek extezív változói. U V K U V K Mit tuduk a redszerről?. A teljes belső eergia álladó. A részredszerek eergiája változhat!. A teljes térfogat és a résztérfogatok álladók. 3. Az egyes kompoesek teljes ayagmeyisége illetve az alredszerekbe az ayagmeyiségek álladók. A termodiamika II. axiómája szerit egyesúlyba U és U olya értéket veszek fel mely mellett az etrópia maximális lesz. A többi kéyszert továbbra is fetartjuk! Matematikailag a szélsőérték (az egyesúly) feltétele: ds0 A redszer teljes etrópiája: SS (U V K ) S (U V K ) Az etrópia ifiitezimális megváltozása az eergia traszfer következtébe: S ds U V U V S. IV/5

A hőmérséklet defiícióját haszálva: ds. Az eergia megmaradás miatt tudjuk: Ezért. ds. A termikus egyesúly feltétele tehát (mivel akkor ds0): vagy Meyi potosa U értéke egyesúlyba? Meghatározásához mi lee szükséges? A megoldás stabilitása? (miimum maximum vagy iflexió) Az etrópia maximum feltétele: d S<0 Ezt persze külö meg kell(ee) vizsgáli! IV/6

A hőmérséklet és a hőmérséklet Hogya viszoyul a termodiamikába defiiált hőmérséklet ahhoz a fogalomhoz melyet a mideapokba ismeri vélük? Első észrevétel: Mi törtéik ha a két egyesúlyi alredszert hőszigetelő fal választja el egymástól és > majd a falat hővezetővé tesszük? Ekkor a redszer már ics egyesúlyba hő (eergia) áramlik úgy hogy a teljes redszer etrópiája övekszik (ds>0) s ez az egyesúly eléréséig tart. (Ez a godolat óvatosa kezeledő ahogy a következő ábra is!) ÁBRA: Debigh Ebből valamit a hőmérsékletek viszoyából következik hogy < 0. Ez mit jelet? Második észrevétel: Az általuk defiiált hőmérséklet itezív. Ez is redbe? A formális termodiamikai defiíció kozisztes a fiziológiai tapasztalataik alapjá megérzett hőmérséklet kocepcióval. IV/7

A hőmérséklet és egységei Első észrevétel: A hőmérséklet és az etrópia defiíciója összefügg egymással. Második észrevétel: Létezek empírikus hőmérsékleti skálák melyek összhagba vaak fiziológiai tapasztalataikkal. A Celsius-hőmérséklet skála és a Fahreheit-féle hőmérsékleti skála a két legelterjedtebb. Harmadik észrevétel: Létezik olya termodiamikai redszer mely két hőtartállyal áll kapcsolatba s egy körfolyamat sorá az egyikből felvett eergia és a másikak leadott eergia háyadosa a két hőtartály termodiamikai hőmérsékletéek háyadosa. Ez mérhető meyiség! Mit a jeletősége? A termodiamikai hőmérséklet zéró potja szigorúa meghatározott em tolható el em viszoyítható egy adott ökéyese választott test refereciaállapotához. Az egyedüli megválasztható meyiség a hőmérséklet egysége (a skála beosztása). Így például: Legye s a telített vízgőz termodiamikai hőmérséklete 035 Pa yomáso s legye i az olvadó jég termodiamikai hőmérséklete 035 Pa yomáso. A q q s i s i 366 háyados mérhető! IV/8

Ietől már csak a skála megválasztása kérdéses! A termodiamikai hőmérsékletskála a Kelvi-skála. Defiiáljuk a s - i 00 külöbséget! Ez a két pot megegyezik a Celsius-skála 0 és 00 értékéek. A két egyelet együtt kijelöli a termodiamikai hőmérsékleti skála kezdőpotját is -735 C-t. Alteratív módo: legye a víz hármaspotjáak termodiamikai hőmérséklete 736 K a skála beosztás pedig legye eek a hőmérsékletek a 736-od része. Ez a defiíció implicite persze haszálja a 0 K hőmérsékletet is! A Kelvi és a Celsius-féke skála összefüggése: t/ºc/k-735. Fotos a szerepe a Nemzetközi Hőmérsékletskáláak (IS-90) is ami bizoyos kiválasztott ayagok jól reprodukálható állapotaiak termodiamikai hőmérsékleteit tekiti alappotokak. 4 ayagot haszál erre a célra a tulajdoságok hőmérséklete között iterpolációs sémákat haszál s ezzel közelíti a Kelvi-skálát. Léyege a jó reprodukálhatóság! Igazába em skála haem műszer kalibrációs stadard. IV/9

Álladó etrópiájú összetett redszer egyesúlya Levezetés diszkusszió: ld. Keszei Erő jegyzet. Eredméy agyo hasoló! Fotos külöbség: etrópia maximum eergia miimum. Szité Keszei jegyzet: ahol az etrópiáak maximuma va ott az eergiáak miimuma! A termikus és mechaikai egyesúly Vizsgáljuk meg a következő redszert: két részből álló összességébe izolált redszer melyet em-rögzített (flexibilis) hővezető fal választ el egymástól mely em átjárható a kémiai kompoesek számára. Figyelem: a jegyzet más típusú levezetést haszál az izetropikus redszert. Mi jellemzi a teljes redszert? U V K U V K Mit tuduk a redszerről?. A teljes belső eergia álladó. A részredszerek eergiája változhat!. A teljes térfogat álladó. A részredszerek térfogatai változhatak. 3. Az egyes kompoesek teljes ayagmeyisége illetve az alredszerekbe az ayagmeyiségek álladók. A termodiamika II. axiómája szerit U és U valamit a V és V olya értéket veszek fel mely mellett az etrópia maximális lesz. Matematikailag a szélsőérték feltétele: ds0 IV/0

IV/ A redszer teljes etrópiája: SS (U V K ) S (U V K ) Az etrópia ifiitezimális megváltozása az eergia traszfer és a térfogat megváltozása következtébe: dv V S dv V S U S U S ds U U V V A hőmérséklet és a yomás defiícióját haszálva: dv p dv p ds. Az izolált redszer eergiájáak és térfogatáak megmaradása miatt tudjuk: és. dv dv Ezért dv p p ds Mivel egyesúlyba a kifejezések ullával kell egyelőek leie tetszőleges és egymástól függetle és dv értékekre az egyesúly feltétele a következő lesz:

p p és vagy és p p. Az első egyelet a termikus egyesúly feltétele az utóbbi a mechaikai egyesúlyé. Ez utóbbi eredméy megegyezik a klasszikus mechaikából várt eredméyel és azt mutatja hogy p termodiamikai azoosítása helyes volt! Meyi potosa U és V értéke egyesúlyba? Meghatározásához mi lee szükséges? Ebből a két egyeletből valamit a teljes redszer belső eergiájáak és térfogatáak álladóságából kiszámíthatók a részredszerek belső eergiái és térfogatai. Mi törtéik ha a kezdetbe merev rögzített falat flexibilissé változtatjuk? A termikus és kémiai egyesúly Vizsgáljuk meg a következő redszert: két részből álló összességébe izolált redszer melyet rögzített merev hővezető fal választ el egymástól ami midazoáltal átjárható a redszer egyik kémiai kompoese (-es jelű) számára. Mi jellemzi a teljes redszert? U V K U V K Mit tuduk a redszerről?. A teljes belső eergia álladó. A részredszerek eergiája változhat! IV/

. A teljes térfogat álladó. A részredszerek térfogatai em változhatak. 3. Az egyes kompoesek teljes ayagmeyisége álladó de az alredszerekbe az egyik kompoes ayagmeyiségei változhatak. A termodiamika II. axiómája szerit U és U valamit a és olya értéket veszek fel mely mellett az etrópia maximális lesz. Matematikailag a szélsőérték (egyesúly) feltétele: ds0 A redszer teljes etrópiája: SS (U V K ) S (U V K ) Az etrópia ifiitezimális megváltozása az eergia traszfer és az ayagmeyiségek megváltozása következtébe: ds S U S V U V S U S U V V A hőmérséklet és a kémiai poteciál defiícióját haszálva: µ µ ds. Az izolált redszer eergiájáak és ayagmeyiségéek megmaradása miatt tudjuk: és IV/3

Ezért ds µ µ Mivel egyesúlyba a kifejezések ullával kell egyelőek leie tetszőleges és egymástól függetle és értékekre az egyesúly feltétele a következő lesz: vagy és µ µ és µ µ. Az első egyelet a termikus egyesúly feltétele az utóbbi a kémia egyesúlyé. Eek a meyiségek ics korábbi taulmáyaikból vett megfelelője. Meyi potosa U és értéke egyesúlyba? Meghatározásához mi lee szükséges? Ebből a két egyeletből valamit a teljes redszer belső eergiájáak és ayagmeyiségéek álladóságából kiszámíthatók a részredszerek belső eergiái és ayagmeyiségei. ermészetese több kompoesre átegedő falra is általáosítható. Mi törtéik ha a kezdetbe egy adott kompoest em átegedő falat átegedővé változtatuk? A kémiai kompoesek a kisebb kémiai poteciálú helyre vádorolak! IV/4

Speciális eset: kémiai reakciók egyesúlya Ezt később megtárgyaljuk! IV/5