ギブズ-デュエムの関係とは? わかりやすく解説

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ギブズ-デュエムの関係

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2021/12/25 15:26 UTC 版)

熱力学ポテンシャル」の記事における「ギブズ-デュエムの関係」の解説

詳細は「ギブズ-デュエムの式」を参照 系スケール変換考えると、内部エネルギー U、エントロピー S、体積 V、物質量 N の示量性から、任意の λ > 0 に対し U ( λ S , λ V , λ N ) = λ U ( S , V , N ) {\displaystyle U(\lambda S,\lambda V,\lambda N)=\lambda U(S,V,N)} という1次同次性が成り立つ。このことから U = ∂ U ∂ S S + ∂ U ∂ V V + ∑ i ∂ U ∂ N i N i = T Sp V + ∑ i μ i N i {\displaystyle U={\frac {\partial U}{\partial S}}S+{\frac {\partial U}{\partial V}}V+\sum _{i}{\frac {\partial U}{\partial N_{i}}}N_{i}=TS-pV+\sum _{i}\mu _{i}N_{i}} の関係が導かれる。他にも H = U + p V = T S + ∑ i μ i N i , F = UT S = − p V + ∑ i μ i N i , G = F + p V = ∑ i μ i N i , J = F − ∑ i μ i N i = − p V {\displaystyle {\begin{aligned}H&=U+pV=TS+\sum _{i}\mu _{i}N_{i},\\F&=U-TS=-pV+\sum _{i}\mu _{i}N_{i},\\G&=F+pV=\sum _{i}\mu _{i}N_{i},\\J&=F-\sum _{i}\mu _{i}N_{i}=-pV\end{aligned}}} などの関係式得られるまた、この式を微分するS d TV d p + ∑ i N i d μ i = 0 {\displaystyle S\,dT-V\,dp+\sum _{i}N_{i}\,d\mu _{i}=0} の関係式得られる。この関係式をギブズ-デュエムの関係と言い示強性状態量の組 (T, p, μ) を系の平衡状態指定する状態変数として選ぶことは出来ないことを表している。

※この「ギブズ-デュエムの関係」の解説は、「熱力学ポテンシャル」の解説の一部です。
「ギブズ-デュエムの関係」を含む「熱力学ポテンシャル」の記事については、「熱力学ポテンシャル」の概要を参照ください。

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