Vorlesungsskript Physik IV - Walther Meißner Institut - Bayerische ...

Abschnitt 10.3 PHYSIK IV 381VFTUGSHpAbbildung 10.1: Thermodynamisches Viereck für N = const als Merkhilfe für die thermodynamischenPotenziale und deren Ableitungen.von den zugehörigen Zustandsvariablen an den Ecken abhängen (Beispiel: F = F(V,T )). 1 Die Ableitungeines Potenzials nach einer Variable (Ecke) ist gerade durch die diagonal gegenüber liegende Variablegegeben. Die Pfeilrichtungen bestimmen das Vorzeichen (+: in Pfeilrichtung, −: gegen Pfeilrichtung).10.3.8 Thermodynamische StabilitätWir haben in den vergangenen Abschnitten gesehen, dass Gleichgewichtszusände durch ein Maximumder Entropie bzw. durch ein Minimum in den verschiedenen thermodynamischen Potenzialen ausgezeichnetsind. Wir wollen diesen Sachverhalt hier nochmals für verschiedene Zustände mit konstanterTeilchenzahl (N = const) zusammenfassen:abgeschlossene isochore Zustände: S = maxdS ≤ 0 (10.3.28)isotherm-isobare Zustände:G = U + pV − T S = mindG= V d p − SdT ≥ 0 (10.3.29)isotherm-isochore Systeme:F = U − T S = mindF = − pdV − SdT ≥ 0 (10.3.30)adiabatisch-isobare Systeme: H = U + pV = mindH= V d p + T dS ≥ 0 (10.3.31)adiabatisch-isochore Systeme: U = T S − pV = mindU= − pdV + T dS ≥ 0 (10.3.32)Eine Übersicht über die Gleichgewichtsbedingungen ist in Tabelle 10.2 gegeben. Wenn sich ein Systemin einem stabilen Gleichgewicht befindet, dann müssen alle spontanen Änderungen der Systemparametersolche Prozesse hervorbringen, die das System zum Gleichgewicht zurückbringen, d.h. den spontanenÄnderungen entgegenwirken.1 Merksatz für die Reihenfolge der Buchstaben entlang des Vierecks in Abb. 10.1: Viereck für thermodynamisch genutztePotenziale hilft (bei) schnellem Umrechnen.2003