Propietats dels materials (termodinàmica)

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca

En termodinàmica, les propietats dels materials són paràmetres intensius específics d'un cert material. Cadascuna d'elles està directament relacionada amb un diferencial de segon ordre d'un potencial termodinàmic. Alguns exemples per un sistema simple d'un component són:

  • Compressibilitat isotèrmica
\beta_T=-\frac{1}{V}\left(\frac{\partial V}{\partial P}\right)_T
\quad = -\frac{1}{V}\,\frac{\partial^2 G}{\partial P^2}
  • Compressibilitat adiabàtica
\beta_S=-\frac{1}{V}\left(\frac{\partial V}{\partial P}\right)_S
\quad = -\frac{1}{V}\,\frac{\partial^2 H}{\partial P^2}
  • Capacitat tèrmica a pressió constant
c_P=\frac{T}{N}\left(\frac{\partial S}{\partial T}\right)_P
\quad = -\frac{T}{N}\,\frac{\partial^2 G}{\partial T^2}
  • Capacitat tèrmica a volum constant
c_V=\frac{T}{N}\left(\frac{\partial S}{\partial T}\right)_V
\quad = -\frac{T}{N}\,\frac{\partial^2 A}{\partial T^2}
\alpha=\frac{1}{V}\left(\frac{\partial V}{\partial T}\right)_P
\quad = \frac{1}{V}\,\frac{\partial^2 G}{\partial P\partial T}
On P  és pressió, V  is volum, T  és temperatura, S  és entropia i N  és el nombre de partícules.

Per un sistema d'un sol component tan sols es necessiten tres derivades segones per poder derivar la resta, per la qual cosa només es necessiten tres propietats del material per poder derivar la resta. Per un sistema d'un sol component, els tres paràmetres "estàndard" són la compressibilitat isotèrmica \beta_T, la capacitat tèrmica específica a pressió constant c_P i el coeficient de dilatació tèrmica \alpha.

Per exemple, es compleixen les següents equacions:

c_P=c_V+\frac{TV\alpha^2}{N\beta_T}
\beta_T=\beta_S+\frac{TV\alpha^2}{Nc_P}

Les tres propietats estàndard són, de fet, tres possibles derivades segones de l'energia lliure de Gibbs respecte a la temperatura i la pressió.


Bibliografia[modifica | modifica el codi]

Callen, Herbert B. Thermodynamics and an Introduction to Thermostatistics. 2a ed. (en anglès). New York: John Wiley & Sons, 1985. ISBN 0-471-86256-8.