طاقة هلمهولتز الحرة: الفرق بين النسختين

أُزيل 38 بايت ، ‏ قبل 10 سنوات
ط
روبوت: توحيد قياسي للإنترويكي; تغييرات تجميلية
[نسخة منشورة][نسخة منشورة]
ط (تدقيق إملائي بالاعتماد على التعابير النمطية، يرجى الإبلاغ عن الأخطاء والاقتراحات)
ط (روبوت: توحيد قياسي للإنترويكي; تغييرات تجميلية)
'''طاقة هلمهولتز الحرة''' هي مفهوم في [[الديناميكا الحرارية]] وهي إحدى الكمونات الدينامية الحرارية الأربعة. تقيس طاقة هلمهولتز مقدار العمل الذي نستطيع أن نحصل عليه من نظام ترموديناميكي مغلق. تساوي طاقة هلمهولتز الطاقة الداخلية للنظام الترموديناميكي U مطروحاً منها حاصل ضرب درجة الحرارة المطلقة T في [[إنتروبيا|الإنتروبيا ]] S.
 
<math> A=U-TS </math>
* A: طاقة هلمهولتز
* U: [[طاقة داخلية|الطاقة الداخلية]]
* T: [[درجة الحرارة المطلقة]]
* S: [[إنتروبيا]] أو الاعتلاج
 
== علاقات في الحركة الحرارية ==
 
نحصل على الطاقة الحرة F من [[طاقة داخلية|الطاقة الداخلية ]]
<math>U</math> لنظام ترموديناميكي عن طريق [[تحويل ليجاندر]] للمتغيرين : [[درجة الحرارة]]
المطلقة <math>T</math> ، و [[إنتروبيا|والإنتروبيا]] <math>S</math>:
 
:<math>F(T;V;N):=U(S;V;N)-T\, S</math>
 
ثم نستعين بخاصتي [[الضغط]]
<math>p</math> و [[كمون كيميائي|الجهد الكيميائي]] <math>\mu</math> للنظام :
 
:<math>\mathrm{d}F(T;V;N)=-S\,\mathrm{d}T-p\,\mathrm{d}V+\mu\,\mathrm{d}N</math>
 
هذة المعادلة هي الصورة التفاضلية لطاقة هلمهولتز الحرة ، وهي تعني أنه في أحد التجارب سنغير درجة الحرارة T و عدد الذرات N بغرض الحصول على التغير في الطاقة الحرة ''F'' ( بينما تحتوي الطاقة الداخلية أيضا على الإنتروبيا <math>S</math> و حجم النظام <math> V</math> و عدد الذرات في النظام <math>N</math> ولكن تلك الثلاثة خواص تبقى ثابتة خلال تجربتنا هذه ) .
 
فعند [[ درجة حرارة]] ثابتة نستطيع حساب التغير في [[الشغل]]
<math>\Delta_T \,W</math> الذي يمكننا الحصول عليه
أو [[إنثالبي|الإنثالبي]] للنظام بالاستعانة ب [[القانون الأول للديناميكا الحرارية ]] و [[القانون الثاني للديناميكا الحرارية]] عند <math> T\equiv 0</math> . وعندما تكون
<math>T > 0</math> يكون التغير في الشغل مساويا لطاقة هلمهولتز الحرة .
 
أي أن التغير في الطاقة الحرة يحدد النهاية العظمى [[شغل|للشغل]] الممكن الحصول عليه من نظام تكون فيه درجة الحرارة ثابتة.
 
والطاقة الحرة تنتمي إلى الجهد الترموديناميكي ويرتبطان ببعضهما بواسطة ما يسمى [[جملة الحالات ]] <math>Z_{k}</math> في النظام :
 
:<math>F(T;V;N)=-k_{B}\,T\,\ln(Z(T;V;N)_{k})</math>
 
وفي حالة نظام مغلق معزول ( <math>V</math>=ثابت, <math>N</math>=ثابت وحرارة ثابتة <math>T=T_0</math>)
يكون النظام في حالة [[ توازن حراري]] والطاقة الحرة أقل ما يمكن .
 
حيث <math>k_{B}</math> [[ثابت بولتزمان]].
 
==اقرأ أيضا==
* [[طاقة جيبس الحرة]]
* [[جملة الحالات]]
* [[طاقة كامنة]]
* [[معادلة هاميلتون]]
* [[تحويل ليجاندر]]
 
{{بذرة فيزياء}}
606٬816

تعديل