6.9 Thermodynamische Potentiale und Gleichgewichtsbedingungen

Aus der Mechanik: Die potentielle Energie eines Massenpunktes nimmt im Gleichgewicht immer ein Minimum an. Analog in der Thermodynamik, jedoch hier mehrere Potentiale mehrere Gleichgewichtsbedingungen. F�r jedes System gilt Stoffmengenerhaltung. Entscheidend f�r Gleichgewicht ist die allgemeing�ltige Gleichung

$$\geq \delta \folgt \geq \delta \mu \nu$$ (117)

(bei einer Teilchensorte)

1.

isoliertes System

• Gew„hltes Potential: Innere Energie U
• U = V = const
• $\delta$Q = 0
• Nur adiabatisch-isochore Prozesse
• Ist ein System $\Sigma$ = $\Sigma_{1}^{}$ + $\Sigma_{2}^{}$ isoliert, so kann sich die innere Energie U, die Temperatur T und das Volumen V zwischen $\Sigma_{1}^{}$ und $\Sigma_{2}^{}$ frei einstellen. Im Gleichgewicht gilt:
  

  T₁ = T₂ (118)

  p₁ = p₂ (119)

  $$\mu_{1}^{} \mu_{2}^{}$$ = (120)

  
  

2.

adiabatisch abgeschlossenes System

• Gew„hltes Potential: Enthalpie H = U + pV
• $\delta$Q = dS = T$\delta$Q = 0$\folgt$S = const.
• p = const.
• Nur adiabatisch-isobare Prozesse
• Im Gleichgewicht gilt:
  

  T₁ = T₂ (121)

  V₁ = V₂ (122)

  $$\mu_{1}^{} \mu_{2}^{}$$ = (123)

  
  

3.

Sytem mit konstantem Volumen in Kontakt mit einem W„rmebad

• Gew„hltes Potential: Freie Energie F = U - TS
• V = T = const.
• Nur isochor-isotherme Prozesse
• Im Gleichgewicht gilt:
  

  p₁ = p₂ (124)

  $$\mu_{1}^{} \mu_{2}^{}$$ = (125)

  
  

4.

Sytem mit konstantem Druck in Kontatk mit einem W„rmebad

• Gew„hltes Potential
• p = T = const.
• Nur isotherm-isobare Prozesse