برنامه های کاربردی [ ویرایش ]
رابطه ترمودینامیکی بنیادی [ ویرایش ]
مقاله اصلی: رابطه ترمودینامیکی بنیادی نتروپی یک سیستم به انرژی داخلی و پارامترهای خارجی آن مانند حجم آن بستگی دارد. در حد ترمودینامیکی، این واقعیت منجر به معادله ای می شود که به تغییر انرژی داخلی مربوط می شودتغییرات در آنتروپی و پارامترهای خارجی. این رابطه به عنوان رابطه بنیادی ترمودینامیکی شناخته می شود . اگر فشار خارجی
بر حجم تاثیر می گذارد
به عنوان تنها پارامتر خارجی، این رابطه عبارت است از:
از آنجایی که انرژی داخلی و آنتروپی هر دو تابع یکنواخت دما هستند، به این معنی که انرژی درونی زمانی ثابت است که آنتروپی و حجم را مشخص کنیم، این رابطه معتبر است حتی اگر تغییر از یک حالت تعادل حرارتی به حالت دیگر با آنتروپی و حجم بی نهایت بزرگتر به صورت غیر شبه استاتیکی اتفاق بیفتد (بنابراین در طی این تغییر سیستم ممکن است بسیار دور از تعادل حرارتی باشد و سپس آنتروپی، فشار و دما کل سیستم وجود نداشته باشد).
رابطه ترمودینامیکی اساسی متضمن بسیاری از هویت های ترمودینامیکی است که به طور کلی معتبر هستند، مستقل از جزئیات میکروسکوپی سیستم. نمونه های مهم روابط ماکسول و روابط بین ظرفیت های گرمایی است.
آنتروپی در ترمودینامیک شیمیایی [ ویرایش ]
آنتروپی ترمودینامیکی در ترمودینامیک شیمیایی مرکزی است و امکان تعیین کمیت تغییرات و پیشبینی نتیجه واکنشها را فراهم میکند. قانون دوم ترمودینامیک بیان می کند که آنتروپی در یک سیستم ایزوله - ترکیبی از یک زیرسیستم مورد مطالعه و محیط اطراف آن - در طول تمام فرآیندهای شیمیایی و فیزیکی خود به خود افزایش می یابد. معادله کلازیوس ازاندازه گیری تغییر آنتروپی را معرفی می کند،
. تغییر آنتروپی جهت را توصیف می کند و مقدار تغییرات ساده مانند انتقال حرارت بین سیستم ها را - همیشه از گرمتر به سردتر به طور خود به خود - کمیت می دهد.
بنابراین آنتروپی ترمودینامیکی دارای بعد انرژی تقسیم بر دما، و واحد ژول بر کلوین (J/K) در سیستم بینالمللی واحدها (SI) است.
آنتروپی ترمودینامیکی یک ویژگی گسترده است، به این معنی که با اندازه یا وسعت یک سیستم مقیاس می شود. در بسیاری از فرآیندها، مشخص کردن آنتروپی به عنوان یک ویژگی فشرده مستقل از اندازه، به عنوان یک مشخصه آنتروپی خاص از نوع سیستم مورد مطالعه مفید است. آنتروپی خاص ممکن است نسبت به یک واحد جرم، به طور معمول کیلوگرم (واحد: J⋅kg - 1⋅K -1 ) بیان شود. از طرف دیگر، در شیمی به یک مول ماده نیز اطلاق میشود که در این صورت آنتروپی مولی با واحد J⋅mol -1 ⋅K - 1 نامیده میشود .
بنابراین، هنگامی که یک مول از مواد در حدود0 K توسط محیط اطراف خود گرم می شود298 K ، مجموع مقادیر افزایشی ازآنتروپی مولی استاندارد هر عنصر یا ترکیب را تشکیل می دهد، نشانگر مقدار انرژی ذخیره شده توسط یک ماده در298 K. [54] [55] تغییر آنتروپی همچنین اختلاط مواد را به عنوان مجموع مقادیر نسبی آنها در مخلوط نهایی اندازه گیری می کند. [56]
آنتروپی به همان اندازه در پیش بینی میزان و جهت واکنش های شیمیایی پیچیده ضروری است. برای چنین کاربردهایی،باید در عبارتی گنجانده شود که هم سیستم و هم محیط اطراف آن را شامل شود،
. این عبارت از طریق برخی مراحل به معادله انرژی آزاد گیبس برای واکنش دهنده ها و محصولات موجود در سیستم تبدیل می شود:
[تغییر انرژی آزاد گیبس سیستم]
[تغییر آنتالپی]
[تغییر آنتروپی]. [54]
در این وبلاگ به ریاضیات و کاربردهای آن و تحقیقات در آنها پرداخته می شود. مطالب در این وبلاگ ترجمه سطحی و اولیه است و کامل نیست.در صورتی سوال یا نظری در زمینه ریاضیات دارید مطرح نمایید .در صورت امکان به آن می پردازم. من دوست دارم برای یافتن پاسخ به سوالات و حل پروژه های علمی با دیگران همکاری نمایم.در صورتی که شما هم بامن هم عقیده هستید با من تماس بگیرید.