PCRT/I/c11d

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< Lektionen: Physikalische Chemie/Reversible Thermodynamik - PCRT/I

29 Ausgetauschte Wärme dQ = +TdS und ausgetauschte Arbeit dW = -pdV bei (S,V;N=const)

Wärme und Arbeit sind keine Zustandänderungen, ihre Summe ist eine Zustandsänderung.

A Ausgetauschte Wärme dQ = +TdS

dQ = +TdS dQ(S,V),T(S,V,N),dN=0
= +T[+(∂S∂S)V,NdS+(∂S∂V)S,NdV]
= +T[+1⋅dS+0⋅dV]
(01) = +TdS+0dV
= +dQV,N+0 dQV,N(S),dQS,N(V)=0,dN=0
(02) = +dUV,N+0 dUV,N(S),dN=0
(∂Q∂S)V,N = +T0(V0V)2/3exp⁡(23S−S0nR)=+T ∂SQ(S,V,N),T(S,V,N)
(03) = (∂U∂S)V,N=+T ∂SU(S,V,N),T(S,V,N)
(∂Q∂V)S,N = +0 ∂VQ(S,V,N)
(04) ≠ (∂U∂V)S,N=−p ∂VU(S,V,N),p(S,V,N)
∂∂V∂Q∂S = −23T0V(V0V)2/3exp⁡(23S−S0nR)=−23TV ∂V∂SQ(S,V,N),T(S,V,N)
= ∂∂V∂U∂S=−23TV ∂V∂SU(S,V,N),T(S,V,N)
∂∂S∂Q∂V = +0 ∂S∂VQ(S,V,N)
≠ ∂∂S∂U∂V=−23pnR ∂S∂VU(S,V,N),p(S,V,N)
(05) ∂∂V∂Q∂S ≠ ∂∂S∂Q∂V ∂V∂SQ(S,V,N),∂S∂VQ(S,V,N)
QB(S,V,N) = +∫S,dV=0TdS dS(S),dV=0,dN=0,T(S,V,N)
= +∫S,dV=0T0(V0V)2/3exp⁡(23S−S0nR)dS
= +32nRT0(V0V)2/3exp⁡(23S−S0nR)+B(V,N)
= +32nRT(S,V,N)+B(V,N)
QA(S,V,N) = +∫V,dS=0TdS dS(V),dS=0,dN=0,T(S,V,N)
= 0+A(S,N)
A ≠ A(S,N) A=const
B ≠ B(V,N) B=const
QB(S,V,N) = +32nRT0(V0V)2/3exp⁡(23S−S0nR)+B
QA(S,V,N) = +A QA(S,V,N)=const
QB(S,V,N) ≠ QA(S,V,N)
QV,N(S2,S1) = Q(S2,V,N)−Q(S1,V,N)
= +∫S1,VS2,VTdS dS(S),dV=0,dN=0,T(S,V,N)
(06) = +32nRT0(V0V)2/3[exp⁡(23S2nR)−exp⁡(23S1nR)]
= U(S2,V,N)−U(S1,V,N)
(07) = UV,N(S2,S1)
QS,N(V2,V1) = Q(S,V2,N)−Q(S,V1,N)
= +∫V1,SV2,STdS dS(V),dS=0,dN=0,T(S,V,N)
(08) = 0

B Ausgetauschte Arbeit dW = -pdV

dW = −pdV dW(S,V),p(S,V,N),dN=0
= −p[+(∂V∂S)V,NdS+(∂V∂V)S,NdV]
= −p[+0⋅dS+1⋅dV]
(01) = −0dS−pdV
= +0+dWS,N dWV,N(S)=0,dWS,N(V),dN=0
(02) = +0+dUS,N dUS,N(V),dN=0
(∂W∂S)V,N = −0 ∂SW(S,V,N)
(03) ≠ (∂U∂S)V,N=+T ∂SU(S,V,N),T(S,V,N)
(∂W∂V)S,N = −p0(V0V)5/3exp⁡(23S−S0nR)=−p ∂VW(S,V,N),p(S,V,N)
(04) = (∂U∂V)S,N=−p ∂VU(S,V,N),p(S,V,N)
∂∂V∂W∂S = −0 ∂V∂SW(S,V,N)
≠ ∂∂V∂U∂S=−23TV ∂V∂SU(S,V,N),T(S,V,N)
∂∂S∂W∂V = −23p0nR(V0V)5/3exp⁡(23S−S0nR)=−23pnR ∂S∂VW(S,V,N),p(S,V,N)
= ∂∂S∂U∂V=−23pnR ∂S∂VU(S,V,N),p(S,V,N)
(05) ∂∂V∂W∂S ≠ ∂∂S∂W∂V ∂V∂SW(S,V,N),∂S∂VW(S,V,N)
WB(S,V,N) = −∫S,dV=0pdV dV(S),dV=0,dN=0,p(S,V,N)
= −0+B(V,N)
WA(S,V,N) = −∫V,dS=0pdV dV(V),dS=0,dN=0,p(S,V,N)
= −∫V,dS=0p0(V0V)5/3exp⁡(23S−S0nR)dV
= +32Vp0(V0V)5/3exp⁡(23S−S0nR)+A(S,N)
= +32Vp(S,V,N)+A(S,N)
= +32p0V0(V0V)2/3exp⁡(23S−S0nR)+A(S,N)
= +32nRT0(V0V)2/3exp⁡(23S−S0nR)+A(S,N)
= +32nRT(S,V,N)+A(S,N)
A ≠ A(S,N) A=const
B ≠ B(V,N) B=const
WB(S,V,N) = +B WB(S,V,N)=const
WA(S,V,N) = +32nRT0(V0V)2/3exp⁡(23S−S0nR)+A
WB(S,V,N) ≠ WA(S,V,N)
WV,N(S2,S1) = W(S2,V,N)−W(S1,V,N)
= −∫S1,VS2,VpdV dV(S),dV=0,dN=0,p(S,V,N)
(06) = 0
WS,N(V2,V1) = W(S,V2,N)−W(S,V1,N)
= −∫V1,SV2,SpdV dV(V),dS=0,dN=0,p(S,V,N)
(07) = +32nRT0[(V0V2)2/3−(V0V1)2/3]exp⁡(23S−S0nR)
= U(S,V2,N)−U(S,V1,N)
(08) = US,N(V2,V1)