PCRT.I.D.03

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PCRT.I.D

03 Zustandsänderungen des idealen Gases bei (S,p;N=const)

A Enthalpie

dH = TdS+Vdp dH(S,p),dN=0;(S,p,N):T,V
(01) dH = nRTdSnR+pVdpp dH(S,p),dN=0;(S,p,N):T,V
T = T0(pp0)2/5exp(25SS0nR) T(S,p,N)
V = V0(p0p)3/5exp(25SS0nR) V(S,p,N)
(p0p)(pp0)2/5 = (p0p)3/5
(02) dH = (pp0)2/5exp(25SS0nR)[+nRT0dSnR+p0V0dpp] dH(S,p),dN=0
(03) (HS)p,N = +T0(pp0)2/5exp(25SS0nR)=+T SH(S,p,N)=T,T(S,p,N)
(04) (Hp)S,N = +V0(p0p)3/5exp(25SS0nR)=+V pH(S,p,N)=V,V(S,p,N)
pHS = +25T0p(pp0)2/5exp(25SS0nR)=+25Tp pSH(S,p,N),T(S,p,N)
SHp = +25V0nR(p0p)3/5exp(25SS0nR)=+25VnR SpH(S,p,N)
(05) pHS = SHp pSH(S,p,N),SpH(S,p,N)

B Innere Energie

dU = TdSpdV dU(S,V),T(S,V,N),p(S,V,N),dN=0
dU = [TpTp]dS+(0pVp)dp dU(S,p),T(S,p,N),V(S,p,N),dN=0
T = T0(pp0)2/5exp(25SS0nR) T(S,p,N)
pTp = p(+25)Tp pT(S,p,N)
(01) pTp = 25T pT(S,p,N)
(02) pTp = 25T0(pp0)2/5exp(25SS0nR) pT(S,p,N)
V = V0(p0p)3/5exp(25SS0nR) V(S,p,N)
pVp = p(35)Vp pV(S,p,N)
(03) pVp = +35V pV(S,p,N)
(04) pVp = +35V0(p0p)3/5exp(25SS0nR) pV(S,p,N)
(05) dU = 35TdS+35Vdp dU(S,p),T(S,p,N),V(S,p,N),dN=0
(06) dU = 35dH dU(H)
(07) dU = 35(pp0)2/5exp(25SS0nR)[+nRT0dSnR+p0V0dpp] dU(S,p),dN=0
(08) (US)p,N = +35T0(pp0)2/5exp(25SS0nR)=+35T SU(S,p,N)T,T(S,p,N)
(09) (Up)S,N = +35V0(p0p)3/5exp(25SS0nR)=+35V pU(S,p,N),V(S,p,N)
pUS = +625T0p(pp0)2/5exp(25SS0nR)=+625Tp pSU(S,p,N),T(S,p,N)
SUp = +625V0nR(p0p)3/5exp(25SS0nR)=+625VnR SpU(S,p,N),V(S,p,N)
(10) pUS = SUp pSU(S,p,N),SpU(S,p,N)

Übung a

Beim Übergang von der Enthalpie H(S,p,N) zur inneren Energie U(S,V,N) wird (pV) ersetzt. Wir berechnen (TpT/p) und (VpV/p) für ein ideales Gas im (S,p,N)-Koordinatensystem und nehmen dabei μN=0 an. Sind beide Ausdrücke zueinander proportional? Welche Ausdrücke sind zueinander proportional und was bedeutet das für dU eines idealen Gases in den unabhängigen Variablen (S,p,N)?

C Freie Enthalpie

dG = SdT+Vdp dG(T,p),dN=0;(T,P,N):S,V
dG = (0STS)dS+[VSVS]dp dG(S,p),dN=0;(S,p,N):T,V
T = T0(pp0)2/5exp(25SS0nR) T(S,p,N)
STS = S(251nR)T ST(S,p,N)
(01) STS = 25SnRT ST(S,p,N)
(02) STS = 25SnRT0(pp0)2/5exp(25SS0nR) ST(S,p,N)
V = (p0p)3/5V0exp(25SS0nR) V(S,p,N)
SVS = S(251nR)V SV(S,p,N)
(03) SVS = 25SnRV SV(S,p,N)
(04) SVS = 25SnR(p0p)3/5V0exp(25SS0nR) SV(S,p,N)
(05) dG = +(25SnR)TdS+(125SnR)Vdp dG(S,p),dN=0;(S,p,N):T,V
(06) dG = +(25SnR)dH+Vdp dG(H,p),V(H,p),dN=0
(07) dG = (pp0)2/5exp(25SS0nR)
[+(25SnR)nRT0dSnR+(125SnR)V0p0dpp] dG(S,p),dN=0
(08) (GS)p,N = +(25SnR)T0(pp0)2/5exp(25SS0nR) SG(S,p,N)
= +(25SnR)T T(S,p,N)
(09) (Gp)S,N = +(125SnR)V0(p0p)3/5exp(25SS0nR) pG(S,p,N)V
= +(125SnR)V V(S,p,N)
pGS = +(425SnR)T0p(pp0)2/5exp(25SS0nR) pSG(S,p,N)
= +(425SnR)Tp T(S,p,N)
SGp = +[(251nR)+(125SnR)(251nR)] SpG(S,p,N)
V0(p0p)3/5exp(25SS0nR)
= +(425SnR)V0nR(p0p)3/5exp(25SS0nR)
= +(425SnR)VnR V(S,p,N)
(10) pGS = SGp pSG(S,p,N),SpG(S,p,N)

Übung a

Beim Übergang von der Enthalpie H(S,p,N) zur freien Enthalpie G(T,p,N) wird (ST) ersetzt. Wir berechnen (TST/S) und (VSV/S) für ein ideales Gas im (S,p,N)-Koordinatensystem und nehmen dabei μN=0 an. Sind beide Ausdrücke zueinander proportional? Welche Ausdrücke sind zueinander proportional und was bedeutet das für dG eines idealen Gases in den unabhängigen Variablen (S,p,N)?

D Freie Energie

dF = SdTpdV (T,V,N):dF,S,p,dN=0
dF = (0STSpTp)dS+(0SVSpVp)dp (S,p,N):dF,T,V,dN=0
dU:(B.01) pTp = 25T pT(S,p,N)
dU:(B.03) pVp = +35V pV(S,p,N)
dG:(C.01) STS = 25SnRT ST(S,p,N)
dG:(C.03) SVS = 25SnRV SV(S,p,N)
(01) dF = (2525SnR)TdS+(+3525SnR)Vdp (S,p,N):dF,T,V,dN=0
(02) dF = (2525SnR)dH+Vdp (H,p,N):dF,S,V,dN=0
(03) dF = (pp0)2/5exp(25SS0nR)
[+(2525SnR)nRT0dSnR+(+3525SnR)V0p0dpp] dF(S,p),dN=0
(04) (FS)p,N = +(2525SnR)T0(pp0)2/5exp(25SS0nR) SF(S,p,N)
= +(2525SnR)T T(S,p,N)
(05) (Fp)S,N = +(+3525SnR)V0(p0p)3/5exp(25SS0nR) pF(S,p,N)
= +(+3525SnR)V V(S,p,N)
pFS = +(425425SnR)T0p(pp0)2/5exp(25SS0nR) pSF(S,p,N)
= +(425425SnR)Tp T(S,p,N)
SFp = +[(10251nR)+(+3525SnR)(251nR)] SpF(S,p,N)
V0(p0p)3/5exp(25SS0nR)
= +(425425SnR)V0nR(p0p)3/5exp(25SS0nR)
= +(425425SnR)VnR V(S,p,N)
(06) pFS = SFp pSF(S,p,N),SpF(S,p,N)

Übung a

Beim Übergang von der Enthalpie H(S,p,N) zur freien Energie F(T,V,N) wird (pV) und (ST) ersetzt. Wir berechnen (TST/SpT/p) und (VSV/SpV/p) für ein ideales Gas im (S,p,N)-Koordinatensystem und nehmen dabei μN=0 an. Sind beide Ausdrücke zueinander proportional? Welche Ausdrücke sind zueinander proportional und was bedeutet das für dF eines idealen Gases in den unabhängigen Variablen (S,p,N)?