Termodynamisk potentiale

Et termodynamisk potentiale er inden for termodynamikken funktioner, der har dimensioner af energi, og som er defineret ud fra den indre energi. Disse funktioner formuleres, så de afhænger af andre variable, end den indre energi gør.[1]

De termodynamiske potentialer kan benyttes til at udlede Maxwell-relationer.[2]

Motivation og eksempelRediger

For et system, der kan udføre volumen-arbejde, er differentialet af den indre energi   givet ved:

 

hvor   er temperatur, og   er tryk. Den indre energi er altså en funktion af entropi   og volumen  :

 

Mens volumen typisk er let at fastholde i et eksperiment, er det sværere at kontrollere entropien. Der er derfor brug for en ny energi-funktion, der ikke har entropien som variabel. Dette kan opnås ved at fratrække størrelse  :

 

hvor   er et termodynamisk potentiale kaldet Helmholtz fri energi. Differentialet er da:

 

Udtrykket for den indre energis differentiale indsættes:

 

Det ses, at den frie energi er en funktion af volumen og temperatur:

 

På samme fremgangsmåde kan uendeligt mange termodynamiske potentialer defineres. Udover Helmholtz fri energi er de mest brugbare bl.a. Gibbs fri energi og entalpien.[1]

KildehenvisningerRediger

  1. ^ a b Blundell, Stephen J.; Blundell, Katherine M. (2006). "16 Thermodynamic potentials". Concepts in Thermal Physics (engelsk) (1. udgave). Oxford University Press. s. 164-167. ISBN 978-0-19-856770-7. 
  2. ^ Blundell, Stephen J.; Blundell, Katherine M. (2006). "16.6 Maxwell's relations". Concepts in Thermal Physics (engelsk) (1. udgave). Oxford University Press. s. 170-172. ISBN 978-0-19-856770-7.