нижнее белье для полных
მედიცინის კვლევები

   Велика Радянська Енциклопедія

Рівняння стану

   
 

Рівняння стану, пов'язує тиск р, обсяг V і температуру Т фізично однорідної системи в стані рівноваги термодинамічної : f ( p, V, Т ) = 0. Це рівняння називається термічним В. с., на відміну від калорічеського В. с., визначального внутрішню енергію системи U як функцію якого-небудь двох із трьох параметрів р, V, Т. Термічне В. с. дозволяє висловити тиск через об'єм і температуру р = p ( V, Т ) і визначити елементарну роботу d A == pdV при нескінченно малому розширенні системи d V. В. с. є необхідним доповненням до термодинамічних законам, яке робить можливим їх застосування до реальних речовин. Воно не може бути виведено за допомогою одних лише законів термодинаміки , а визначається або розраховується теоретично на основі уявлень про будову речовини методами статистичної фізики . З першого початку термодинаміки слід лише існування калорічеського В. с., А з другого початку термодинаміки = зв'язок між термічним і калоріческой В. с. , Звідки випливає, що для ідеального газу внутрішня енергія не залежить від обсягу ? = 0. Термодинаміка показує, що для обчислення як термічного, так і калорічеського В. с., Досить знати будь-який з потенціалів термодинамічних в вигляді функції своїх параметрів. Наприклад, якщо відома Гельмгольцева енергія F як функція Т и V, то У. с. знаходять диференціюванням:

, .

Прикладами В. с. для газів може служити Клапейрона рівняння для ідеального газу pu = RT, де R = газова постійна , u = обсяг 1 благаючи газу;

Ван-дер-Ваальса рівняння , де а и b = постійні, залежні від природи газу і враховують вплив сил тяжіння між молекулами і кінцівка з об'єму, вириальне В. с. для неідеального pu / RT = 1 + B (T)/ u + С (Т) / u 2 + .., де В (Т), С (Т) ... = 2-й, 3-й і т.д. віриалів коефіцієнти, які залежать від сил взаємодії між молекулами (див. Гази ). Це рівняння є найбільш надійним і теоретично обгрунтованим В. с. для газів і дозволяє пояснити численні експериментальні результати на підставі простих моделей міжмолекулярної взаємодії . Були запропоновані також різні емпіричні В. с., засновані на експериментальних даних про теплоємність і стисливості. В. с. неідеальних газів вказує на існування критичної точки (з параметрами pk, V k, T k), в якій газоподібна і рідка фази стають ідентичними (див. Критичний стан ). Якщо В. с. представити у вигляді приведеного В. с., тобто в безрозмірних змінних p / p k, V / V k, T / T k, то при не дуже низьких температурах це рівняння мало міняється для різних речовин (закон відповідних станів ).

Для рівноважного випромінювання, або фотонного газу, В. с. визначається Планка законом випромінювання для середньої щільності енергії.

Для рідин через складність обліку всіх особливостей взаємодії молекул поки не вдалося теоретично отримати загальне В. с. Рівняння Ван-дер-Ваальса хоча і застосовують для якісної оцінки поведінки рідин, але воно по суті не застосовується нижче критичної точки, коли можливе співіснування рідкої і газоподібної фаз. В. с., добре описує властивості ряду простих рідин, можна отримати з наближених теорій рідкого стану типу теорії вільного об'єму або діркової теорії (див. Рідина ). Знання розподілу ймовірності взаємного розташування молекул (парної кореляційної функції) принципово дозволяє обчислити В. с. рідини, але це завдання дуже складна і повністю ще не вирішена навіть за допомогою обчислювальних машин.

Для твердих тіл термічне В. с. визначає залежність модулів пружності від температури і тиску. Воно може бути отримано на підставі теорії теплового руху в кристалах, що розглядає фонони та їх взаємодію, але поки загального В. с. для твердих тіл не знайдено.

Для магнітних середовищ елементарна робота при намагнічуванні дорівнює d A = - Нd М, де М = магнітний момент, Н = напруженість магнітного поля. Отже, залежність М = М ( Н, Т ) являє собою магнітне В. с.

Для електрично поляризованих середовищ елементарна робота при поляризації дорівнює d A = - ЕdР де Р - поляризація, Е - напруженість електричного поля, отже, В. с. має вигляд Р = ( Е, Т ).


Літ.: Хилл Т., Статистична механіка, пров. з англ., М., 1960; Вукаловіч М. П., Новіков І. І., Рівняння стану реальних газів, М. = Л., 1948; Мейсон Е., Сперлінг Т., вириальне рівняння стану, пров. з англ., М., 1972; Лейбфрід Г., Людвіг В., Теорія ангармонічних ефектів в кристалах, пров. з англ., М., 1963. також літ. при статтях Статистична фізика и Термодинаміка .

Д. Н. Зубарев.





Виберіть першу букву в назві статті:

а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я

Повний політерний каталог статей


 

Алфавітний каталог статей

  а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я
 


 
енциклопедія  біляші  морс  шашлик  качка