Propriedades do material (termodinâmica) - Material properties (thermodynamics)

Termodinâmica
O motor térmico clássico de Carnot
Galhos Clássico Estatístico Químico Termodinâmica quântica Equilíbrio  / Não equilíbrio
Leis Zero Primeiro Segundo Terceiro
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Propriedades do sistema Nota: Variáveis ​​conjugadas em itálico Diagramas de propriedade Propriedades intensivas e extensas Funções de processo Trabalhar Aquecer Funções de estado Temperatura  / Entropia  ( introdução ) Pressão  / Volume Potencial químico  / número de partículas Qualidade do vapor Propriedades reduzidas
Propriedades do material Bancos de dados de propriedades Capacidade de calor específica  ${\ displaystyle c =}$ ${\ displaystyle T}$ ${\ displaystyle \ parcial S}$ ${\ displaystyle N}$ ${\ displaystyle \ parcial T}$ Compressibilidade  ${\ displaystyle \ beta = -}$ ${\ displaystyle 1}$ ${\ displaystyle \ parcial V}$ ${\ displaystyle V}$ ${\ displaystyle \ parcial p}$ Expansão térmica  ${\ displaystyle \ alpha =}$ ${\ displaystyle 1}$ ${\ displaystyle \ parcial V}$ ${\ displaystyle V}$ ${\ displaystyle \ parcial T}$
Equações Teorema de Carnot Teorema de Clausius Relação fundamental Lei do gás ideal Relações de Maxwell Relações recíprocas do Onsager Equações de Bridgman Tabela de equações termodinâmicas
Potenciais Energia livre Entropia livre
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Cientistas Bernoulli Boltzmann Carnot Clapeyron Clausius Carathéodory Duhem Gibbs von Helmholtz Joule Maxwell von Mayer Onsager Rankine Smeaton Stahl Thompson Thomson van der Waals Waterston
De outros Nucleação Auto-montagem Auto-organização Ordem e desordem
Categoria
v t e

As propriedades termodinâmicas dos materiais são parâmetros termodinâmicos intensivos específicos de um determinado material. Cada um está diretamente relacionado a um diferencial de segunda ordem de um potencial termodinâmico . Exemplos de um sistema simples de 1 componente são:

• Compressibilidade (ou seu inverso, o módulo em massa )

• Compressibilidade isotérmica

${\ displaystyle \ kappa _ {T} = - {\ frac {1} {V}} \ left ({\ frac {\ partial V} {\ partial P}} \ right) _ {T} \ quad = - { \ frac {1} {V}} \, {\ frac {\ partial ^ {2} G} {\ partial P ^ {2}}}}$

• Compressibilidade adiabática

${\ displaystyle \ kappa _ {S} = - {\ frac {1} {V}} \ left ({\ frac {\ partial V} {\ partial P}} \ right) _ {S} \ quad = - { \ frac {1} {V}} \, {\ frac {\ partial ^ {2} H} {\ partial P ^ {2}}}}$

• Calor específico (Nota - o extenso análogo é a capacidade de calor )

• Calor específico a pressão constante

${\ displaystyle c_ {P} = {\ frac {T} {N}} \ left ({\ frac {\ partial S} {\ partial T}} \ right) _ {P} \ quad = - {\ frac { T} {N}} \, {\ frac {\ parcial ^ {2} G} {\ parcial T ^ {2}}}}$

• Calor específico em volume constante

${\ displaystyle c_ {V} = {\ frac {T} {N}} \ left ({\ frac {\ partial S} {\ partial T}} \ right) _ {V} \ quad = - {\ frac { T} {N}} \, {\ frac {\ partial ^ {2} A} {\ partial T ^ {2}}}}$

• Coeficiente de expansão térmica

${\ displaystyle \ alpha = {\ frac {1} {V}} \ left ({\ frac {\ partial V} {\ partial T}} \ right) _ {P} \ quad = {\ frac {1} { V}} \, {\ frac {\ parcial ^ {2} G} {\ parcial P \ parcial T}}}$

onde P   é a pressão , V   é o volume , T   é a temperatura , S   é a entropia e N   é o número de partículas .

Para um sistema de componente único, apenas três derivados secundários são necessários para derivar todos os outros e, portanto, apenas três propriedades materiais são necessárias para derivar todos os outros. Para um sistema de componente único, os três parâmetros "padrão" são a compressibilidade isotérmica , o calor específico a pressão constante e o coeficiente de expansão térmica . ${\ displaystyle \ kappa _ {T}}$${\ displaystyle c_ {P}}$${\ displaystyle \ alpha}$

Por exemplo, as seguintes equações são verdadeiras:

${\ displaystyle c_ {P} = c_ {V} + {\ frac {TV \ alpha ^ {2}} {N \ kappa _ {T}}}}$

${\ displaystyle \ kappa _ {T} = \ kappa _ {S} + {\ frac {TV \ alpha ^ {2}} {Nc_ {P}}}}$

As três propriedades "padrão" são de fato as três derivadas secundárias possíveis da energia livre de Gibbs com relação à temperatura e pressão. Além disso, considerando derivados como e as relações de Schwartz relacionadas, mostra que o trio de propriedades não é independente. Na verdade, uma função de propriedade pode ser dada como uma expressão das outras duas, até um valor de estado de referência. ${\ displaystyle {\ frac {\ partial ^ {3} G} {\ parcial P \ parcial T ^ {2}}}}$

O segundo princípio da termodinâmica tem implicações no sinal de algumas propriedades termodinâmicas, como a compressibilidade isotérmica.

Veja também

• Lista de propriedades dos materiais (propriedades térmicas)
• Relação de capacidade de calor
• Mecânica estatística
• Equações termodinâmicas
• Bancos de dados termodinâmicos para substâncias puras
• Coeficiente de transferência de calor
• Calor latente
• Calor específico de fusão (entalpia de fusão)
• Calor específico de vaporização (entalpia de vaporização)
• Massa térmica

links externos

• O Dortmund Data Bank é um banco de dados factual para dados termodinâmicos e termofísicos.

Referências

• Callen, Herbert B. (1985). Termodinâmica e uma introdução à termostatística (2ª ed.). Nova York: John Wiley & Sons. ISBN 0-471-86256-8.