הרצאה 2 - יציבות תרמודינמית, פונקציות תגובה ומעברי פאזה

Question 1

פתח את הביטוי לקעירות של האנטרופיה כתלות באנרגיה

Answer 1

Question 2

describe the postulates of entropy

Answer 2

Question 3

starting with the expression for the concavity of the entropy, develop the expression for thermodynamic stability.

is this expression always well defined?

Answer 3

no, since the entropy is not necesserily continuous, the second derivative is not always well defined

Question 4

define the Heat Capacity, at constant volume and pressure

define the isothermal/isentropic compressibility

Answer 4

add isothermal compressibility from tirgulim

Question 5

show that the heat capacity at constant volume is positive

Answer 5

Question 6

show that the isentropic compresibility is positive

Answer 6

Question 7

מדוע קוראים לתנאי הקעירות/קמירות של הפוטנציאלים התרמודינמיים יציבות תרמודינמית

Answer 7

Question 8

define the legandare transformation

use it to:

1. obtain F out of U
2. obtain G out of F
3. obtain F out of S

Answer 8

Question 9

define phase transition

what is an order to disorder phase transition? give an example and a counterexample

Answer 9

מעבר פאזה הוא התנהגות לא אנליטית של פרמטר פיסיקלי אחד או יותר כתוצאה משינוי כלשהוא. בפועל זה יבוא לידי ביטוי בהתנהגות לא אנליטית של כל הפוטנציאלים התרמודינמיים.

Ordered Phases

פאזות של חומר עם סדר ארוך טווח (long range order).

Disordered Phases

פאזות של חומר ללא סדר ארוך טווח (no long range order).

Order to Disorder Phase Transitions

לא כל מעברי הפאזה מאופיינים על ידי מעבר מ-ordered phases ל- disordered phases. אלו שכן מאופיינים על ידי מעבר כזה נקראים Order to Disorder Phase Transitions.

לדוגמה – מעבר ממוצק לנוזל או מפרומגנט לפאראמגנט.

דוגמה למעבר פאזה שאינו כזה – נוזל לגז

Question 10

נחשוב עכשיו על ניסוי נוסף, בו לוקחים גז בבוכנה הנדחסת באיטיות. בניסוי זה לא מקבלים את התוצאה שהיינו מצפים לה על בסיס התאוריה עבור גז אידיאלי, ומכך נסיק שלא יכול להיות מעבר פאזה ללא אינטראקציה בין חלקיקי הגז. הסבר את הקשר בין שיפוע הגרף של הלחץ כתלות בנפח לבין הדחיסות האיזותרמית

Answer 10

יותר קשה לדחוס נוזל (compressibility שלו יותר נמוך) ולכן השיפוע חד יותר. אם נמשיך ונדחוס את הנוזל יתרחש מעבר פאזה נוסף – למוצק.

Question 11

draw the coexistance area on a P-V graph. what is the critical point, what happens to the entropy at the critical temperture, and why?

Answer 11