Ураўненне стану

Ураўненне стану — ўраўненне, якое злучае паміж сабой тэрмадынамічныя (макраскапічныя) параметры сістэмы, такія, як тэмпература, ціск, аб'ём, хімічны патэнцыял і інш. Ураўненне стану можна напісаць заўсёды, калі можна ўжываць тэрмадынамічнае апісанне з’яў. Пры гэтым рэальныя ўраўненні станаў рэальных рэчываў могуць быць вельмі складанымі.

Ураўненне стану сістэмы не змяшчаецца ў пастулатах тэрмадынамікі і не можа быць выведзена з яе. Яно павінна быць узята з боку (з вопыту ці з мадэлі, створанай у рамках статыстычнай фізікі). Тэрмадынаміка ж не разглядае пытанні ўнутранай будовы рэчывы.

Заўважым, што суадносіны, задаюць ураўненнем стану, справядлівыя толькі для станаў тэрмадынамічнай раўнавагі.

Віды ўраўненняў стану

Тэрмічнае ўраўненне стану

Тэрмічнае ўраўненне стану звязвае макраскапічныя параметры сістэмы. Для сістэмы з пастаянным лікам часціц яго агульны выгляд можна запісаць так:

${\displaystyle f(P,\;V,\;T)=0.}$. Такім чынам, задаць тэрмічнае ўраўненне стану значыць канкрэтызаваць выгляд функцыі ${\displaystyle f.~}$

Каларычнае ўраўненне стану

Каларычнае ўраўненне стану паказвае, як унутраная энергія выяўляецца праз ціск, аб’ём і тэмпературу. Для сістэмы з пастаянным лікам часціц яно выглядае так:

${\displaystyle U=U(P,\;V,\;T)}$

або, улічваючы, што ціск можна выразіць з тэрмічнага ўраўнення:

${\displaystyle U=U(V,\;T).}$

Кананічнае ўраўненне стану

Кананічнае ўраўненне ўяўляе сабой выраз для аднаго з тэрмадынамічных патэнцыялаў (унутранай энергіі, энтальпіі, свабоднай энергіі або патэнцыялу Гібса) праз незалежныя зменныя, адносна якіх запісваецца яго поўны дыферэнцыял.

• ${\displaystyle U=U(S,\;V)}$ (унутранай энергіі),
• ${\displaystyle H=H(S,\;P)}$ (для энтальпіі),
• ${\displaystyle F=F(T,\;V)}$ (для энергіі Гельмгальца),
• ${\displaystyle G=G(T,\;P)}$ (для патэнцыяла Гібса).

Кананічнае ўраўненне, незалежна ад таго, у якім з гэтых чатырох відаў яно прадстаўлена, змяшчае поўную інфармацыю аб тэрмічных і каларычных уласцівасцях тэрмадынамічнай сістэмы (мяркуецца, што вядомае і вызначэнне тэрмадынамічнай патэнцыялу, такое, як F = U − TS).

Гл. таксама

• Тэрмадынамічная раўнавага

Літаратура

• Базаров И. П. Термодинамика(недаступная спасылка). — М.: Высшая школа, 1991. — 376 с.
• Базаров И. П. Заблуждения и ошибки в термодинамике. — Изд. 2-е, испр. — М.: Едиториал УРСС, 2003. — 120 с.
• Квасников И. А. Термодинамика и статистическая физика. Т. 1: Теория равновесных систем: Термодинамика. Том 1. — Изд. 2-е, испр. и доп. — М.: УРСС, 2002. — 240 с.