آیا انرژی آزاد ترمودینامیکی و انرژی پتانسیل یکسان هستند؟

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
نمایه کاربر
rohamjpl

نام: Roham Hesami رهام حسامی

محل اقامت: فعلا تهران قیطریه بلوار کتابی 8 متری صبا City of Leicester Area of Leicestershire LE7

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 1875

سپاس: 3351

جنسیت:

تماس:

آیا انرژی آزاد ترمودینامیکی و انرژی پتانسیل یکسان هستند؟

پست توسط rohamjpl »

معادله انرژی آزاد F و انرژی پتانسیل $E_{pot}$ عبارتند از:
$F=U-TS \\
E_{pot} = E_{tot} -E_{kin}$
اما دمای T با میانگین انرژی جنبشی یک سیستم متناسب است. بنابراین در صورتی که آنتروپی ثابت باشد، معادلات واقعا مشابه هستند.
به علاوه انرژی پتانسیل گاهی اوقات به عنوان ظرفیت یک سیستم برای انجام کار تعریف می شود. از طرف دیگر انرژی آزاد به عنوان مقدار کاری که یک سیستم ترمودینامیکی می تواند انجام دهد تعریف می شود. آیا این همان چیزی نیست؟نه، زیرا F، در واقع، یک معنای آماری دارد، F، یا بهتر است بگوییم $e^{- \frac{F}{kT}}$، مجموع در امتداد پیکربندی های مختلف انرژی های ممکن است:
$Z = e^{- \frac{F}{kT}} = \sum_i e^{- \frac{E_i}{kT}}$
بنابراین شما نمی توانید با کمیت های فیزیکی یک ذره (غیر آماری) مقایسه کنید (مثلاً انرژی ذره فقط یک مقدار خواهد داشت).
آنچه ممکن است تشابه بین نظریه های میدان کوانتومی و تئوری های آماری است، زیرا در نظریه های میدان کوانتومی، شما در تمام مسیرهای ممکن جمع می کنید.انرژی آزاد ترمودینامیکی زیر مجموعه ای از انرژی پتانسیل است. حداقل دو نوع انرژی آزاد ترمودینامیکی وجود دارد - انرژی آزاد گیبس و انرژی آزاد هلمهولتز. هر دو انرژی پتانسیل یک سیستم را تحت شرایط خاصی توصیف می کنند. برای انرژی آزاد گیبس، شرایط دما و فشار ثابت است - برای بیوشیمی دانان مفید است - زیرا این دو معمولاً در بدن انسان کم و بیش ثابت هستند. انرژی آزاد هلمهولتز شرایط مختلفی را مشخص می کند - فقط دمای ثابت (و نه فشار ثابت). این باعث می شود که از انرژی آزاد هلمهولتز برای فرآیندهایی که در فشار ثابت رخ نمی دهند (یعنی مهندسی بمب) بهتر استفاده شود.
این سوال خوبی است، اما پاسخ این است که معادلات انرژی ترمودینامیک و دینامیک در حال حاضر نمی توانند یک به یک به طور کامل مطابقت داشته باشند، زیرا ساختارهای نظری این دو نظریه متفاوت است. از آنجایی که انرژی درونی
$\begin{align}U=TS+Yx+\sum_j\mu_jN_j-pV.\end{align}$
انرژی آزاد هلمهولتز
$\begin{align}F=U-TS=Yx+\sum_j\mu_jN_j-pV.\end{align}$در اینجا Yx انرژی پتانسیل سیستم است، $\sum_j\mu_jN_j$ شامل ساختار ماده و فازها می شود، -pV پتانسیل ترمودینامیکی است، نشان دهنده انرژی آزاد است که می توان از تبدیل گرما به دست آورد. pV شامل حرکت حرارتی درون سیستم است.hope I helped you understand the question. Roham Hesami, sixth
semester of aerospace engineering
smile072 smile072 رهام حسامی ترم ششم مهندسی هوافضاتصویر
smile260 smile016 :?:
تصویر

ارسال پست