Разница между двумя типами давления

Когда я впервые изучал термодинамику, понятие давления определялось с помощью фундаментального соотношения С "=" С ( U , В , Н ) для простых систем. Таким образом, давление определялось как

п "=" − ( ∂ U ∂ В ) С .

В этом случае мы имеем определенную систему с определенными границами и одним определенным фундаментальным отношением. Мы связываем с ним давление п как это.

С другой стороны, есть много книг, в которых говорится о том, что тело «подвергается определенному давлению».

Чтобы привести несколько примеров, я уже говорил такие вещи, как:

  • Найдите работу, совершенную против атмосферного давления.
  • Идеальный газ и медный брусок имеют одинаковый объем В и температура Т при атмосферном давлении
  • В цилиндр впрыскивается пар под постоянным давлением.

Есть много примеров, когда в книгах мы видим упоминания о выполнении работы «против определенного давления» или о том, что некоторые тела «подвержены определенному давлению».

Это меня очень смущает. Согласно первому определению давления, давление не является чем-то, чему подвержена система, а скорее должно быть свойством системы. Например, во втором примере в списке ясно, что упомянутое атмосферное давление не является давлением системы, как определено уравнением, которое я упомянул.

Дело в том, что кажется, что есть два вида давления. Тот, который определяется уравнением, которое я опубликовал, другой, который заключается в том, что системы давления «подвергаются» и какие системы «работают против».

Как соотносятся эти два вида давления? Как точно определяется этот второй вид давления и как он соотносится с первым?

В равновесии внутреннее и внешнее давление должны быть равными, поэтому нет существенного различия.
Но опять же, с моей точки зрения, этому внешнему давлению не хватает определения. Внутренний точно определяется уравнением, которое я упомянул. Внешний не был правильно определен. Итак, вы говорите, что когда люди говорят о системе, которая «подвергается давлению» или выполняет работу «против определенного давления», это давление является внешним, верно? Но как правильно определить?
Как именно вы будете использовать первое определение для решения практической задачи, связанной с работой и теплотой, особенно если этот процесс необратим? На мой взгляд, с практической точки зрения первое определение не имеет существенной ценности. Он просто демонстрирует, как связаны изменения внутренней энергии и объема между двумя близко соседними состояниями термодинамического равновесия при постоянной энтропии.

Ответы (2)

В механике давление имеет определение, п "=" Ф / А , сила на площадь.

Это имеется в виду, когда вы говорите, что система работает против внешнего давления. Чем совпадают ваши два определения: допустим, поршень давит на газ, какую работу он совершает? Е "=" Ф ⋅ г с . Теперь вставьте область: Е "=" Ф ⋅ г с "=" Ф А ⋅ А г с "=" п ⋅ г В .

Вот видите, энергия газа увеличилась, а давление стало коэффициентом пропорциональности между г Е и г В -- это именно то определение, которое вы дали.

Приведенное вами определение давления годится только для систем, для которых дана внутренняя энергия, объем и число частиц. Таким образом, все остальные параметры могут быть выражены как функция этих трех. Строго говоря, это даже не определение, а рецепт, как измерить давление.

В реальной системе может быть более подходящим выбрать другие параметры как заданные. В реальной жизни может быть трудно поддерживать постоянный объем и еще труднее поддерживать постоянную внутреннюю энергию. Гораздо чаще поддерживают температуру и давление постоянными. В этом случае для описания состояния системы используется свободная энергия Гиббса. Это те случаи, которые вы упомянули в качестве примера «второго вида давления».

Итак, как бы вы теперь определили свое давление? Ну, как следует из написанного - давление это то, что вы фиксируете в своем эксперименте, это сила на единицу площади и для ее создания вы можете использовать атмосферу или вес и т.д. Эта сила уравновешивается силой, которую оказывает ваша система. И если вы измените эту внешнюю силу, ваша система отрегулирует объем и энтропию, чтобы уравнять давление. В вашем первом примере объем и внутренняя энергия даны экспериментатором. И если вы позволите изменить объем камеры, ваша система отрегулирует давление и температуру в соответствии с новым значением объема.

Но это, конечно, одинаковое давление в обоих случаях.

Разница между двумя типами давления
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v