Ураўненне стану

Артыкул з’яўляецца часткай аднайменнай серыі.
Тэрмадынаміка
Асновы тэрмадынамікі Ураўненне стану Тэрмадынамічныя велічыні Тэрмадынамічныя патэнцыялы Тэрмадынамічныя цыклы Фазавыя пераходы

Ураўненне стану — ўраўненне, якое злучае паміж сабой тэрмадынамічныя (макраскапічныя) параметры сістэмы, такія, як тэмпература, ціск, аб'ём, хімічны патэнцыял і інш. Ураўненне стану можна напісаць заўсёды, калі можна ўжываць тэрмадынамічнае апісанне з’яў. Пры гэтым рэальныя ўраўненні станаў рэальных рэчываў могуць быць вельмі складанымі.

Ураўненне стану сістэмы не змяшчаецца ў пастулатах тэрмадынамікі і не можа быць выведзена з яе. Яно павінна быць узята з боку (з вопыту ці з мадэлі, створанай у рамках статыстычнай фізікі). Тэрмадынаміка ж не разглядае пытанні ўнутранай будовы рэчывы.

Заўважым, што суадносіны, задаюць ураўненнем стану, справядлівыя толькі для станаў тэрмадынамічнай раўнавагі.

Тэрмічнае ўраўненне стану звязвае макраскапічныя параметры сістэмы. Для сістэмы з пастаянным лікам часціц яго агульны выгляд можна запісаць так:

${\displaystyle f(P,\;V,\;T)=0.}$. Такім чынам, задаць тэрмічнае ўраўненне стану значыць канкрэтызаваць выгляд функцыі ${\displaystyle f.~}$

Каларычнае ўраўненне стану паказвае, як унутраная энергія выяўляецца праз ціск, аб’ём і тэмпературу. Для сістэмы з пастаянным лікам часціц яно выглядае так:

${\displaystyle U=U(P,\;V,\;T)}$

або, улічваючы, што ціск можна выразіць з тэрмічнага ўраўнення:

${\displaystyle U=U(V,\;T).}$

Кананічнае ўраўненне ўяўляе сабой выраз для аднаго з тэрмадынамічных патэнцыялаў (унутранай энергіі, энтальпіі, свабоднай энергіі або патэнцыялу Гібса) праз незалежныя зменныя, адносна якіх запісваецца яго поўны дыферэнцыял.

• ${\displaystyle U=U(S,\;V)}$ (унутранай энергіі),
• ${\displaystyle H=H(S,\;P)}$ (для энтальпіі),
• ${\displaystyle F=F(T,\;V)}$ (для энергіі Гельмгальца),
• ${\displaystyle G=G(T,\;P)}$ (для патэнцыяла Гібса).

Кананічнае ўраўненне, незалежна ад таго, у якім з гэтых чатырох відаў яно прадстаўлена, змяшчае поўную інфармацыю аб тэрмічных і каларычных уласцівасцях тэрмадынамічнай сістэмы (мяркуецца, што вядомае і вызначэнне тэрмадынамічнай патэнцыялу, такое, як F = U − TS).

• Тэрмадынамічная раўнавага

• Базаров И. П. Термодинамика(недаступная спасылка). — М.: Высшая школа, 1991. — 376 с.
• Базаров И. П. Заблуждения и ошибки в термодинамике. — Изд. 2-е, испр. — М.: Едиториал УРСС, 2003. — 120 с.
• Квасников И. А. Термодинамика и статистическая физика. Т. 1: Теория равновесных систем: Термодинамика. Том 1. — Изд. 2-е, испр. и доп. — М.: УРСС, 2002. — 240 с.