számot a Z felosztáshoz tartozó integrálközelít összegnek nevezzük. Jelöljük Z-vel a s i -számok leghosszabbikát.

Hasonló dokumentumok
A BELS ENERGIÁRA VONATKOZÓ ALAPVET EGYENLET. du=w+q

6. Termodinamikai egyensúlyok és a folyamatok iránya

Termodinamikai bevezető

TÖBBKOMPONENS RENDSZEREK FÁZISEGYENSÚLYAI II. Ismerjük fel, hogy többkomponens fázisegyensúlyokban a folyadék fázisnak kitüntetett szerepe van!

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

A termodinamika II. és III. főtétele

EGYKOMPONENS RENDSZEREK: A FOLYADÉKFELÜLET HATÁSA

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

Égés és oltáselmélet I. (zárójelben a helyes válaszra adott pont)

5 = nr. nrt V. p = p p T T. R p TISZTA FÁZISOK TERMODINAMIKAI FÜGGVÉNYEI IDEÁLIS GÁZOK. Állapotegyenletbl levezethet mennyiségek. Az állapotegyenlet:

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

Termodinamika (Hőtan)

Lagrange és Hamilton mechanika

Hármas integrál Szabó Krisztina menedzser hallgató. A hármas és háromszoros integrál

1 Műszaki hőtan Termodinamika. Ellenőrző kérdések-02 1

1. Feladatok a termodinamika tárgyköréből

valós számot tartalmaz, mert az ilyen részhalmazon nem azonosság.

Spontaneitás, entrópia

Spontaneitás, entrópia

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

BME Energetika Tanszék

Axiomatikus felépítés az axiómák megalapozottságát a felépített elmélet teljesítképessége igazolja majd!

Fázisok. Fizikai kémia előadások 3. Turányi Tamás ELTE Kémiai Intézet. Fázisok

A termodinamika törvényei

Integr alsz am ıt as. 1. r esz aprilis 12.

T obbv altoz os f uggv enyek integr alja. 3. r esz aprilis 19.

3. előadás Stabilitás

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

VÁLASZOK A FIZKÉM I ALAPKÉRDÉSEKRE, KERESZTÉVFOLYAM 2006

A van der Waals-gáz állapotegyenlete és a Joule Thompson-kísérlet Kiegészítés fizikus hallgatók számára

1. Példa. A gamma függvény és a Fubini-tétel.

2. Energodinamika értelmezése, főtételei, leírási módok

5. Az adszorpciós folyamat mennyiségi leírása a Langmuir-izoterma segítségével

1. Komplex függvények dierenciálhatósága, Cauchy-Riemann egyenletek. Hatványsorok, elemi függvények

BME Energetika Tanszék

Környezeti kémia: A termodinamika főtételei, a kémiai egyensúly

A talajok összenyomódásának vizsgálata

Energiatételek - Példák

Műszaki termodinamika I. 2. előadás 0. főtétel, 1. főtétel, termodinamikai potenciálok, folyamatok

Zrínyi Miklós. Történeti visszatekintés. Történeti visszatekintés. Biofizikai termodinamika (Bio-termodinamika) Az energiamegmaradás tétele

A munkavégzés a rendszer és a környezete közötti energiacserének a D hőátadástól eltérő valamennyi más formája.

TÖBBKOMPONENS RENDSZEREK FÁZISEGYENSÚLYAI IV.

Jármőtervezés és vizsgálat I. VALÓSZÍNŐSÉGSZÁMÍTÁSI ALAPFOGALMAK Dr. Márialigeti János

Orvosi Fizika 11. Transzportfolyamatok termodinamikai vonatkozásai. Dr. Nagy László

Maple: Deriváltak és a függvény nevezetes pontjai

Rugalmas láncgörbe alapvető összefüggések és tudnivalók I. rész

A kémiai és az elektrokémiai potenciál

Meghatározás: Olyan egyenlet, amely a független változók mellett tartalmaz egy vagy több függvényt és azok deriváltjait.

Megoldások. ξ jelölje az első meghibásodásig eltelt időt. Akkor ξ N(6, 4; 2, 3) normális eloszlású P (ξ

A lineáris programozás alapfeladata Standard alak Az LP feladat megoldása Az LP megoldása: a szimplex algoritmus 2017/

A lineáris programozás alapfeladata Standard alak Az LP feladat megoldása Az LP megoldása: a szimplex algoritmus 2018/

Műszaki hőtan I. ellenőrző kérdések

FIZIKA I. Ez egy gázos előadás lesz! (Ideális gázok hőtana) Dr. Seres István

Dinamikus modellek felállítása mérnöki alapelvek segítségével

Termokémia. Hess, Germain Henri ( ) A bemutatót összeállította: Fogarasi József, Petrik Lajos SZKI, 2011

FIZIKAI KÉMIA IV. Lente Gábor

8. Belső energia, entalpia és entrópia ideális és nem ideális gázoknál

Feladatok megoldásokkal a 9. gyakorlathoz (Newton-Leibniz formula, közelítő integrálás, az integrálszámítás alkalmazásai 1.

{ } x x x y 1. MATEMATIKAI ÖSSZEFOGLALÓ. ( ) ( ) ( ) (a szorzás eredménye:vektor) 1.1. Vektorok közötti műveletek

I. feladatsor i i i i 5i i i 0 6 6i. 3 5i i

Lengyelné Dr. Szilágyi Szilvia április 7.

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

Fermi Dirac statisztika elemei

Egy forgáskúp metszéséről. Egy forgáskúpot az 1. ábra szerint helyeztünk el egy ( OXYZ ) derékszögű koordináta - rendszerben.

FIZIKA I. Ez egy gázos előadás lesz! (Ideális gázok hőtana) Dr. Seres István

Munka- és energiatermelés. Bányai István

Makroszkópos tulajdonságok, jelenségek, közvetlenül mérhető mennyiségek leírásával foglalkozik (például: P, V, T, összetétel).

Matematika III előadás

Laplace-transzformáció. Vajda István február 26.

Lagrange egyenletek. Úgy a virtuális munka mint a D Alembert-elv gyakorlati alkalmazását

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

Differenciálegyenletek. Vajda István március 4.

Függvények vizsgálata

Visy Csaba Kredit 4 Heti óraszám 3 típus AJÁNLOTT IRODALOM. P. W. Atkins: Fizikai kémia I.

1. Parciális függvény, parciális derivált (ismétlés)

2. SZÉLSŽÉRTÉKSZÁMÍTÁS. 2.1 A széls érték fogalma, létezése

Matematika II. 1 sin xdx =, 1 cos xdx =, 1 + x 2 dx =

Kémiai egyensúly. Fizikai kémia előadások 6. Turányi Tamás ELTE Kémiai Intézet. ν j sztöchiometriai együttható

sin x = cos x =? sin x = dx =? dx = cos x =? g) Adja meg a helyettesítéses integrálás szabályát határozott integrálokra vonatkozóan!






















Átírás:

MEMIKI KÖZBEEÉ: INERÁLÁ I. Bronstejn-zemengyajev: Matematikai Zsebkönyv Elsfajú görbementi integrálok Legyen K szakaszonként sima görbedarab, kezdontja, végontja B és uf(x,y) a K görbét tartalmazó tartományban értelmezett korlátos függvény. együk fel a K görbén az 0, 1,, n B ontokat. Jelöljük ezt a felosztást Z-vel. Jelöljük s i -vel az i-1 és i ontok közötti görbedarab ívhosszát. z elemi görbeszakaszok mindegyikében vegyünk fel egy tetszleges i, i koordinátákkal megadott M i ontot. n σ ( Z ) f ( ξ, η ) s számot a Z felosztáshoz tartozó integrálközelít összegnek nevezzük. Jelöljük Z-vel a s i -számok leghosszabbikát. i 1 i i i határozott integrál értelmezéséhez hasonlóan elsfajú görbementi integrálnak nevezzük az I számot, ha tetszleges >0 számhoz megadható ()>0 úgy, hogy minden olyan Z felosztásra, amelyre (Z)<, a M i ontok választásától függetlenül σ ( Z) I < ε teljesül. Jelölése: I ( K ) f ( x, y) ds XI/1

Másodfajú görbementi integrálok Legyen K szakaszonként sima görbedarab, kezdontja, végontja B és uf(x,y) a K görbét tartalmazó tartományban értelmezett korlátos függvény. együk fel a K görbén az 0, 1,, n B ontokat. Jelöljük ezt a felosztást Z-vel. felosztás elemi görbeszakaszainak mindegyikében vegyünk fel egy tetszleges i, i koordinátákkal megadott M i ontot. megfelel koordináták: i (x i, y i ), M i ( i, i ) n σ ( Z ) f ( ξ, η ) x számot a Z felosztáshoz tartozó integrálközelít összegnek nevezzük. Jelöljük Z-vel az i-1 és i ontok távolságának legnagyobbikát. i 1 i i i határozott integrál értelmezéséhez hasonlóan másodfajú görbementi integrálnak nevezzük az I számot, ha tetszleges >0 számhoz megadható ()>0 úgy, hogy minden olyan Z felosztásra, amelyre (Z)<, a M i ontok választásától függetlenül σ ( Z) I < ε teljesül. Jelölése: I ( K ) f ( x, y) dx Ha a görbe kezd- és végontja egybeesik, akkor zártgörbementi integrálról beszélünk. Jelölése: I ( K ) f ( x, y) dx XI/

KÉ ÚJ ÁLLPOFÜÉNY: ZBDENERI É ZBDENLPI FUNDMENÁLI EYENLEEK, PONÁN FOLYMOK KRIÉRIUMI É Z ÁLLPOFÜÉNYEK ERMÉZEE ÁLOZÓI Bels energia: UU(, ) (Fundamentális egyenlet energia rerezentációban.) Entalia: HH(, ) Entróia: (U, ) (Fundamentális egyenlet entróia rerezentációban.) De hát szeretnénk olyan függvénnyel dolgozni, amelyek természetes változói a és, vagy és. Ezen változók alkalmazása nehézkes, nem elég informatív a bels energia vagy az entalia esetén! Emlékezzünk, láttuk már ezeket az eseteket! Ez a sejtés adja a motivációt arra, hogy új állaotfüggvények után nézzünk! XI/3

(HELMHOLZ-FÉLE) ZBDENERI ezessük be az U- állaotfüggvényt! Neve: szabadenergia (Helmholtz szabadenergia). szabadenergia kis megváltozására: d du d d Clausius egyenltlenség állandó térfogaton, és ha nincs egyéb munkavégzés, (dqdu): Átrendezve: du/ d du d Állandó hmérsékleten az egyenlet bal oldala éen a szabadenergia kis megváltozásával egyenl: d, Állandó és mellett tehát biztosítja az önként lejátszódó folyamatok kritériumát (ha nincs egyéb munkavégzés). ejthetjük mik lesznek természetes változói XI/4

ZBDENLPI (IBB ZBDENERI, IBB- ENERI) ezessük be a H-U+- állaotfüggvényt! Neve: szabadentalia (ibbs szabadenergia, ibbsenergia). szabadentalia kis megváltozására: d dh d d Clausius egyenltlenség állandó nyomáson, és ha nincs egyéb munkavégzés, (dqdh): Átrendezve: dh/ d dh d Állandó hmérsékleten az egyenlet bal oldala éen a szabadentalia kis megváltozásával egyenl: d, Állandó és mellett tehát biztosítja az önként lejátszódó folyamatok kritériumát (ha nincs egyéb munkavégzés). ejthetjük mik lesznek természetes változói XI/5

ZBDENERI É MXIMÁLI MUNK Ismét vizsgáljunk meg egy D-i rendszert, a rendszer változását két állaot között. szabadenergia megváltozása: Használva az I. ftételt: 1 U U1 1 ( ) 1 1 1 q + w ( ) 1 Most egy olyan folyamatot (l. kémiai reakció, stb.) vizsgálunk meg, amikor a folyamat mellett hfelvétel történhet egy állandó hmérséklet htartálytól, és közben a rendszer hmérséklete állandó, a htartály hmérsékletével egyezik meg. Clausius egyenltlenséget újra alkalmazhatjuk a rendszer által felvett hre: dq/ d Integrálva, állandóságát feltételezve q ( 1) Behelyettesítve a szabadenergia változásának egyenletébe (ahol 1 ): w ( ) 1 z egyenletben w a rendszer által végzett munka. z egyenlség a reverzibilis változásnak, az egyenltlenség az irreverzibilis folyamatnak felel meg. Mivel a jobb oldal állaotfüggvény, értéke adott, akár reverzibilis, akár irreverzibilis folyamatról van szó. XI/6

rendszer által elvégezhet maximális munka tehát egyenl a szabadenergia változásának negatívjával. Ezt csak reverzibilis esetben lehet kinyerni. ( w) ( ) max szabadenergia tehát úgy fogható fel, mint a bels energia izoterm folyamatokban történt megváltozásának azon része ami munkavégzésre maximálisan felhasználható! lternatív módon: w ( ) 1 Ez a felírás nem annyira informatív! z azonban mégis látszik, hogy ha nincs egyéb munka és a térfogat állandó (azaz nincs térfogati munka sem), akkor az egyenltlenség a sontán lejátszódó folyamatok kritériumát adja (állandó és mellett)! 0 1 XI/7

ZBDENLPI É MXIMÁLI MUNK Ismét vizsgáljunk meg egy D-i rendszert, a rendszer változását két állaot között. szabadentalia megváltozása: Használva az I. ftételt: + ( 1 1) ( 1 1) 1 U U1 1 q + w + ( 1 1) ( 1 1) Most egy olyan folyamatot vizsgálunk meg, amikor a folyamat mellett a) hfelvétel történhet egy állandó hmérséklet htartálytól, és b) közben a rendszer hmérséklete állandó, a htartály hmérsékletével egyezik meg. ovábbá c) a rendszeren kívüli egyetlen testnek, ami térfogatváltozáson mehet keresztül, állandó a nyomása,, és d) a rendszer nyomása állandó a folyamat során, ( 1 ), (bár térfogata változhat). Clausius egyenltlenséget újra alkalmazhatjuk a rendszer által felvett hre: dq/ d Integrálva, állandóságát feltételezve q ( 1) Behelyettesítve a szabadenergia változásának egyenletébe (ahol 1 ): w 1 ) ( ) ( 1 z egyenletben w a rendszer által végzett munka, míg ( 1 ) rendszeren végzett térfogati munka, azaz a rendszer által végzett térfogati munka negatívja. Ha van a térfogati munkán kívül más munka is, akkor a XI/8

w ) ( 1 w egyéb. ehát w egyéb ( ) 1 z egyenlség a reverzibilis változásnak, az egyenltlenség az irreverzibilis folyamatnak felel meg. Mivel a jobb oldal állaotfüggvény, értéke adott, akár reverzibilis, akár irreverzibilis folyamatról van szó. rendszer által elvégezhet maximális egyéb (azaz nem-térfogati) munka tehát egyenl a szabadentalia változásának negatívjával. Ezt csak reverzibilis esetben lehet kinyerni. lternatív módon: ( w) ( ) egyéb,max 1 w egyéb ( ) 1 Ez a felírás nem annyira informatív! z azonban mégis látszik, hogy ha nincs egyéb munka, akkor az egyenltlenség a sontán lejátszódó folyamatok kritériumát adja (állandó és mellett)! 0 XI/9

XI/10 FUNDMENÁLI EYENLE: ZBDENERI É ZBDENLPI szabadenergia szabadenergia megváltozása a definiáló egyenletbl: ddu-d()du-d-d bels energia fundamentális egyenletét beírva kajuk az szabadenergiára vonatkozó fundamentális egyenletet: d -d-d z egyenlet sugallja a szabadenergia hmérséklet, illetve nyomásfüggését, (, ). megfelel teljes differenciálból d d d + kifejezhet újabb két arciális differenciálhányados: és megfelel Maxwell-egyenlet:

XI/11 szabadentalia szabadentalia megváltozása a definiáló egyenletbl: ddu+d()-d()du+d+d-d-d bels energia fundamentális egyenletét beírva kajuk az szabadentaliára vonatkozó fundamentális egyenletet: d -d+d z egyenlet sugallja a szabadentalia hmérséklet, illetve nyomásfüggését, (, ). megfelel teljes differenciálból d d d + kifejezhet újabb két arciális differenciálhányados: és megfelel Maxwell-egyenlet:

ÁLLPOFÜÉNYEK (POENCIÁLFÜÉNYEK) EYZER ERMODINMIKI RENDZEREK Jele, származtatása, mértékegysége Bels energia U (I. ftétel) extenzív J Entalia HU+ extenzív J zabadenergia U- extenzív J zabadentalia U+- extenzív J Entróia (II. ftétel) extenzív JK -1 Moláris mennyiségek Moláris bels energia U m intenzív Jmol -1 Moláris entalia H m intenzív Jmol -1 Moláris szabadenergia m intenzív Jmol -1 Moláris szabadentalia m intenzív Jmol -1 Moláris entróia m intenzív Jmol -1 K -1 ermészetes változók, fundamentális egyenletek, sontán lejátszódó folyamatok kritériuma Bels energia U(, ) dud-d d U, Entalia H(, ) dh d+d d H, zabadenergia (, ) d -d-d d, zabadentalia (, ) d -d+d d, Entróia (U, ) 1 d du + d 0 d U, Fontos megjegyzés: vegyük észre a táblázat utolsó két oszloa közötti látszólagos ellentmondást! XI/1