Вопросы теоретической термодинамики

И теперь из совместного рассмотрения с уравнением отношения объемов:

Полученное уравнения является искомой зависимостью для температур, то есть:

Уравнение

после этого записывается в виде:

Это же уравнение переписывается с изменением знака:

Знак меняется на основании того, что теплота Q₂ считается поглощенной в круговом цикле и должна иметь знак «-», из-за которого меняется знак в уравнении.

Затем Клазиус приводит уравнения для круговых циклов, в которых теплота передается между большим количеством перепадов температур, чем при одном.

Таким образом, для кругового цикла из нескольких сопряженных циклов:

Клазиус приводит произвольно очерченную фигуру (площадь равна внешней работе), которая разбивается на бесконечное число сопряженных круговых циклов:

Для выполнения приведенного интеграла требуется, чтобы подынтегральное выражение было полным дифференциалом величины, зависящей от начального и конечного положения, но не от траектории пути.

Эту величину обозначают энтропией:

Величина dQ относится к подводимому теплу, T – к температуре тела, к которому подводится тепло.

Энтальпия

Функция энтальпии описывает энергетической состояние системы по энергии, содержащейся в теплоте.

Теплосодержание системы является функцией энтальпии. Гиббс дает правильное определение в форме функции теплосодержания системы так как по значение разности между начальным и конечным значением энтальпии в процессе равно количеству теплоты Q полученной системой в процессе:

В этой формуле показан смысл введения функции энтальпии и область её использования в термодинамических расчетах.

Уравнение для энтальпии

нельзя вывести из уравнений Клазиуса

так как уравнение энтальпии описывает другой физический смысл.

Энтальпия вводит внешние силы, на преодоление которых система выполняет работу.

Обозначение «H» в формулах:

имеет разный физический смысл и разную физическую величину.

В уравнении энтальпии, величина H равна подведенному теплу Q:

В уравнении Клазиуса теплосодержание «H» не равно Q и то есть не является тепловой функцией системы, которой является теплосодержание под термином энтальпия.

Теплосодержание в формуле

входит в теплосодержание энтальпии.

А уравнение энтальпии выводится из уравнения Клазиуса

Вывод дан Клазиусом, в котором Клазиус для работы W установил выражение

Эта путаница в терминах вносит существенные неудобства при анализе работ авторов.

Некоторые авторы объясняют физический смысл энтальпии как энергию расширенной системы – рабочего тела в цилиндре и массы груза (давления) над поршнем. Это объяснение выглядит некорректным, так как Клазиус выводил работу систему против внешних сил.

Гиббс определил энтальпию как тепловую функцию системы, но не энергию расширенной системы. Все объяснения имеют определенное обоснование и имеют место быть.

Энергии Гельмгольца

Энергия Гельмгольца применяется для описания изотермических процессов. Гельмгольц так же как Клазиус разделил энергию на свободную и связанную:

Гельмгольц считал, что в работу может перейти только свободная энергия, связанная энергия находится в виде теплоты и не преобразуется. И произведенная работа равна разности свободных энергий.

Энергия Гельмгольца (изохорно-изотермический потенциал) или по Гиббсу силовая функция системы: