Equações termodinâmicas de Bridgman - Bridgman's thermodynamic equations

Em termodinâmica , as equações termodinâmicas de Bridgman são um conjunto básico de equações termodinâmicas, derivadas de um método de geração de múltiplas identidades termodinâmicas envolvendo várias quantidades termodinâmicas. As equações têm o nome do físico americano Percy Williams Bridgman . (Veja também o artigo diferencial exato para relações diferenciais gerais).

As extensas variáveis ​​do sistema são fundamentais. Apenas a entropia S  , o volume V   e os quatro potenciais termodinâmicos mais comuns serão considerados. Os quatro potenciais termodinâmicos mais comuns são:

Energia interna você
Entalpia H
Energia livre de Helmholtz UMA
Gibbs energia livre G

Os primeiros derivados da energia interna com respeito aos seus extensos () variáveis naturais S   e V   dá os parâmetros intensivos do sistema - A pressão P   e a temperatura T  . Para um sistema simples no qual os números de partículas são constantes, as segundas derivadas dos potenciais termodinâmicos podem ser expressas em termos de apenas três propriedades do material

capacidade de calor (pressão constante) C P
Coeficiente de expansão térmica α
Compressibilidade isotérmica β T

As equações de Bridgman são uma série de relações entre todas as quantidades acima.

Introdução

Muitas equações termodinâmicas são expressas em termos de derivadas parciais. Por exemplo, a expressão para a capacidade de calor a pressão constante é:

que é a derivada parcial da entalpia em relação à temperatura enquanto mantém a pressão constante. Podemos escrever esta equação como:

Este método de reescrever a derivada parcial foi descrito por Bridgman (e também Lewis & Randall), e permite o uso da seguinte coleção de expressões para expressar muitas equações termodinâmicas. Por exemplo, a partir das equações abaixo, temos:

e

Separar, nós recuperar a expressão adequada para C P .

O resumo a seguir reafirma vários termos parciais em termos de potenciais termodinâmicos, os parâmetros de estado S, T, P, V e as seguintes três propriedades do material que são facilmente medidos experimentalmente.

Equações termodinâmicas de Bridgman

Observe que Lewis e Randall usam F e E para a energia de Gibbs e a energia interna, respectivamente, em vez de G e U que são usados ​​neste artigo.

Veja também

Referências

  • Bridgman, PW (1914). "Uma coleção completa de fórmulas termodinâmicas" . Revisão física . 3 (4): 273–281. Bibcode : 1914PhRv .... 3..273B . doi : 10.1103 / PhysRev.3.273 .
  • Lewis, GN ; Randall, M. (1961). Termodinâmica (2ª ed.). Nova York: McGraw-Hill Book Company.