A belső energia tulajdonságai Extenzív mennyiség moláris: Állapotfüggvény -csak a rendszer szerkezeti adottságaitól függ -csak a változása ismert előjelkonvenció j számú fázis esetén: i számú komponens esetén: kémiai potenciál -matematikai tulajdonsága: teljes differenciál

A belső energia megváltozása munka termikus U = U 0 + U trans + U rot + U vibr + U gerj + U khat QTQT mechanikaipV kémiai  n felületi* γ A S el.sztatikusΦ q * dW fel =2γldx= γ A S

elszigetelt rendszer belső energiája állandó A termodinamika első főtétele: a termodinamikai rendszer belső energiája csak a környezettel történő kölcsönhatás révén változhat csere formája: impulzus-, energia-, anyag-, töltés-, … áram Példák: 1. csak hő + mechanikai munka (pl. gázok):  U=Q+W mech 3. a rendszer mech. munkavégzőképessége: 2. ha V=áll. és W egyéb = 0 dU=dQ

dQ=TdS termikus entrópia állapotfüggvény A rendszer – környezet kölcsönhatás néhány lehetséges módja

Fajhő : jól jellemzi a belső energiát ( moláris hőkapacitás ) 0 °Cvíz: 4190 J/kg °C réz: 390 J/kg °C válaszfüggvény

n i ≠n j Gibbs – Duhem reláció A „fundamentális egyenlet” matematikai tulajdonságai Az intenzív mennyiségek nem változhatnak egymástól függetlenül

A természetes folyamatok iránya (a folyamatok spontaneitása) – H 2 +O 2 →H 2 O – gázok kitöltik a rendelkezésükre álló teret – meleg tárgy lehűl ? az energetikailag (I. főtételnek nem ellentmondó) megengedett folyamatok közül melyik megy spontán végbe? Kémiai folyamatok végbemenetele, egyensúlya

elszigetelt rendszerben a T kiegyenlítődése S-növekedéssel jár ha T 1 > T 2 dU 1 0 ha T 1 0dS >0 adiatermikus fal (csak hőt enged át) elszigetelt rendszer Spontán folyamat: S nő

elszigetelt rendszerben a kiegyenlítődési folyamatok entrópia-növekedéssel járnak: a termodinamika II. főtétele Elszigetelt rendszer entrópiája nem konzervatív anyagtranszport iránya, ha p és T azonos Kiegyenlítődésre való törekvés Termodinamikai egyensúlyban az entrópiá nak maximum a van Kiterjesztve: minden kölcsönhatáshoz rendelhető entrópiaváltozás Az energetikailag lehetséges folyamatok közül melyik megy végbe

S a rendezetlenség mértéke természetes folyamatokban a rendezett mozgások egy része rendezetlenné válik: S nő S azzal az energiával arányos, amely a rendezetlenséghez kell hőenergia bevitel:rendezetlenebb mozgás munka bevitel:rendezés állapotfüggvény: az adott állapot rendezetlensége, mindegy, hogyan értük el ha T=állandó

? ha nagymennyiségű vízzel 100 kJ hőt közlünk, mekkora lesz az entrópia változása? T = 273 K  S = 100 kJ/273 K = 366 J/K T = 373 K  S = 100 kJ/373 K = 268 J/K

S = f(V) ? ha T=áll. expanzió (kiterjedés) kompresszió (összenyomás )

S = f(T) ? nincs halmazszerkezeti változás

halmazszerkezeti változás során Párolgási entrópia értékek a normál forrásponton látens hő, fázisátalakulási hő konfigurációs entrópia T = áll.

O

T k = 0 K ? Tökéletes kristályok entrópiája 0 K-en azonos. A termodinamika 3. főtétele S(0)  0 p-függő standard moláris entrópia (1 bar) Jele : Ø

Néhány anyag standard ( Ø ) moláris entrópiája 25 °C-on