Квантовая термодинамика, очень просто.

[В.И.Костицын]

Энтальпия по определению -- это количество теплоты которую можно получить ОТ газа, то есть, сколько тепловой энергии может ОТДАТЬ газ.

В адиабатическом процессе не происходит передачи тепловой энергии с окружающим пространством ∆Q=0, следовательно ∆I=0.
Поэтому, лично для меня не понятно -- как можно говорить об изменении энтальпии? Ведь ∆Q=0 и никакого ∆I не происходит, никуда, никакой тепловой энергии не передаётся.

Для меня этот вопрос важен и принципиален.

Просто посмотрите Википедию.

[Карандаш]

С этим фактом спорить бесполезно. И с тем, что повышать излучение можно только неупругими ударами, тоже, наверное, никто не возражает.

Спасибо, что Вы согласны.
То есть, Вы соглашаетесь, что излучение тепловой энергии свидетельствует, что в газах должны присутствовать электроны на возбужденных энергетических уровнях.

Это является важным, так как Принятие этого условия принципиально меняет теорию термодинамики. То есть, термодинамику следует рассматривать с квантовых позиций изменений состояний атомов.

Но, есть одно НО. Если все удары только неупругие, то атомы газа очень быстро остановятся, потому, что вся энергия поступательного движения перейдет в излучение и атомы газа осыпяться как песок на дно сосуда.

1. Не атомы газа, а электроны в атомах. Это тоже важно.
2. В газах все атомы нужно рассматривать в совокупности. При термодинамическом равновесии осуществляется и равновесное излучение тепловой энергии -- излучение одних атомов поглощается другими атомами. При этом в любом отдельном атоме энергия электронов может меняться как угодно, от минимальных значений до энергии ионизации, но в общей массе газа сохраняется вполне определенная СРЕДНЯЯ энергия электронов.
3. Излучение или поглощение энергии излучения должно сопровождаться переходами электронов по энергетическим уровням. Следовательно, при излучении энергии должно сопровождаться снижением средних энергий электронов в атомах, а поглощение энергии излучения должно сопровождаться увеличением энергий электронов в атомах.
4. В адиабатическом сосуде ВСЯ тепловая энергия сохраняется. Следовательно, в адиабатическом сосуде средние энергии электронов не изменяются. Следовательно, при адиабатических процессах сохраняются средние энергии электронов, независимо от изменения давления, температуры и молярного объема.
5. В идеальных газах количество электронов в атомах не изменяется, следовательно приращение тепловой энергии ∆Q должно распределяться между неизменяемым количеством электронов в молярном объеме. Следовательно, количество переданной тепловой энергии ∆Q прямо пропорционально изменениям средних энергий электронов в атомах ∆E:

∆Q∝∆E

Следовательно, тепловую энергию излучения в атомах можно сравнивать со средней энергией электронов:

Q∝E

Следовательно, уравнения:

kQ^γ=PV^γ,   (3)

kQ^γ=RTV^(γ-1), (4)

R^γ T^γ=kQ^γ P^(γ-1), (5)

где Q – молярная тепловая энергия Дж/Моль, P – давление (Дж/м³)^Y, T – температура, V – молярный объем (м3/Моль), R – универсальная газовая постоянная, k – коэффициент пропорциональности; γ – показатель адиабаты.

Можно записать в виде:

kE^γ=PV^γ,   (13)

kE^γ=RTV^(γ-1), (14)

R^γ T^γ=kE^γ P^(γ-1), (15)

где E – средняя молярная энергия электронов Дж/Моль, P – давление (Дж/м³)^Y, T – температура, V – молярный объем (м3/Моль), R – универсальная газовая постоянная, k – коэффициент пропорциональности; γ – показатель адиабаты.

Напомню, Для изотермических систем с разными давлениями уравнение (11) имеет вид:

E1γ P1(γ-1)=E2γ P2(γ-1), (11)

где E1, E2 и  P1,  P2 соответственно средние молярные энергии электронов Дж/Моль и давления в камерах 1 и 2 имеющих разные давления.

[Alexpo]

Энтальпия по определению -- это количество теплоты которую можно получить ОТ газа, то есть, сколько тепловой энергии может ОТДАТЬ газ.

В адиабатическом процессе не происходит передачи тепловой энергии с окружающим пространством ∆Q=0, следовательно ∆I=0.
Поэтому, лично для меня не понятно -- как можно говорить об изменении энтальпии? Ведь ∆Q=0 и никакого ∆I не происходит, никуда, никакой тепловой энергии не передаётся.

А где вы такое определение отыскали? Почитайте энциклопедию:
http://www.femto.com.ua/articles/part_2/4759.html

Изменение Э. (DH) равно кол-ву теплоты, к-рое сообщают системе или отводят от неё при постоянном давлении

Адиабатический процесс происходит не при постоянном давлении.

[Карандаш]

Просто посмотрите Википедию.

Просто смотрю Википедию:
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BD%D1%82%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BF%D0%B8%D1%8F:
Энтальпи́я, также тепловая функция и теплосодержание — термодинамический потенциал, характеризующий состояние системы в термодинамическом равновесии при выборе в качестве независимых переменных давления, энтропии и числа частиц.

Проще говоря, энтальпия - это та энергия, которая доступна для преобразования в теплоту при определенных температуре и давлении.

Если термомеханическую систему рассматривать как состоящую из макротела (газа) и поршня с грузом весом Р = p S, уравновешивающего давление газа р внутри сосуда, то такая система называется расширенной.

Энтальпия или энергия расширенной системы Е равна сумме внутренней энергии газа U и потенциальной энергии поршня с грузом Eпот = pSx = pV

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%BE%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D0%BC%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B5_%D0%BF%D0%BE%D1%82%D0%B5%D0%BD%D1%86%D0%B8%D0%B0%D0%BB%D1%8B
Термодинами́ческие потенциа́лы (термодинамические функции) — характеристическая функция в термодинамике, убыль которых в равновесных процессах, протекающих при постоянстве значений соответствующих независимых параметров, равна полезной внешней работе.
В  уравнении Eпот = pSx = pV наблюдается не корректность.
Является важным, что термомеханическая система состоящая из макротела (газа) и поршня с грузом весом Р = p S, уравновешивающего давление газа р внутри сосуда соответствует только изобарным процессам. Следовательно, уравнение Eпот = pSx = pV корректно только для изобарных процессов! Его нельзя применять для общего определения изменений состояний газов! В том числе и для определения изменений энтропии в других процессах!

Для идеальных газов термодинамические процессы обратимы, следовательно и переходы количества энтальпии обратимы. То есть, в газе увеличение энтальпии должно соответствовать количеству теплоты которая была затрачена на изменение состояния газов. Следовательно, сколько ушло тепловой энергии на изменение состояний газов на столько и изменилась энтропия. Соответственно столько же тепловой энергии можно получить и обратно при обратных процессах, при переходе газов к первоначальному состоянию.

Зависимости между молярной тепловой энергии, давлением и молярным объемам соответствуют моим уравнениям:

kQ^γ=PV^γ,   (3)

kQ^γ=RTV^(γ-1), (4)

R^γ T^γ=kQ^γ P^(γ-1), (5)

где Q – молярная тепловая энергия Дж/Моль, P – давление (Дж/м3)Y, T – температура, V – молярный объем (м3/Моль), R – универсальная газовая постоянная, k – коэффициент пропорциональности; γ – показатель адиабаты.

Я не вижу никаких принципиальных различий между моей молярной тепловой энергией и энтропией.

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%BD%D1%83%D1%82%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D1%8F%D1%8F_%D1%8D%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%B8%D1%8F
Вну́тренняя эне́ргия тела (обозначается как E или U) — это сумма энергий молекулярных взаимодействий и тепловых движений молекулы. Внутренняя энергия является однозначной функцией состояния системы. Это означает, что всякий раз, когда система оказывается в данном состоянии, её внутренняя энергия принимает присущее этому состоянию значение, независимо от предыстории системы. Следовательно, изменение внутренней энергии при переходе из одного состояния в другое будет всегда равно разности между ее значениями в конечном и начальном состояниях, независимо от пути, по которому совершался переход.
Здесь я полностью согласен.

Но, дальше начинаются непонятные умозаключения:
Внутреннюю энергию тела нельзя измерить напрямую. Можно определить только изменение внутренней энергии:

    \Delta U = \delta Q - \delta A \,

где

    \ \delta Q \, — подведённая к телу теплота, измеренная в джоулях
    \ \delta A \,[1] — работа, совершаемая телом против внешних сил, измеренная в джоулях

Для меня это не понятно. Если подведенная тепловая энергия излучения тратится на изменение состояний электронов в атомах газов, что сопровождается совершением работы по изменению состояний параметров газов, то почему эту самую работу отнимают от внутренней энергии (средней энергии электронов)? Ведь она уже учитывается в параметрах состояний газов!

А дальше идут еще более непонятные рассуждения, рассматривающие изменения молярного объема, температуры и давления как независимые друг от друга параметры. Но, температура является сопутствующим параметром при изменении молярного объема и давления, а не независимым параметром!

[Alexpo]

Проще говоря, энтальпия - это та энергия, которая доступна для преобразования в теплоту при определенных температуре и давлении.

Даже, если сформулировать так, то все равно видна ваша неправота в высказывании " ∆Q=0, следовательно ∆I=0"

Ведь ∆Q=0 не говорит о всей энергии газа. И при  ∆Q=0 энергия газа в адиабатическом процессе меняется, следовательно, ∆I не равно 0.

[Карандаш]

Изменение Э. (DH) равно кол-ву теплоты, к-рое сообщают системе или отводят от неё при постоянном давлении

Адиабатический процесс происходит не при постоянном давлении.

Вопрос -- изменение энтальпии происходит только в изобарных процессах? А в других процессах не происходит?

Кстати, в адиабатических процессах не происходит ни поглощения, ни излучения тепловой энергии за пределы адиабатического сосуда. Происходит ли изменение энтальпии при адиабатических процессах?

[Alexpo]

Вопрос -- изменение энтальпии происходит только в изобарных процессах? А в других процессах не происходит?

А вы прочитали мою ссылку на физ. энциклопедию? Там ясно написано:
"В теплоизолированной системе при постоянном р Э. сохраняется, поэтому её называют иногда теплосодержанием или тепловой ф-цией "

Кстати, в адиабатических процессах не происходит ни поглощения, ни излучения тепловой энергии за пределы адиабатического сосуда. Происходит ли изменение энтальпии при адиабатических процессах?

При адиабатических процессах происходит изменение энтальпии. Я вам об этом уже не первый раз пишу. Аид вам о том же написал.

При  адиабатических процессах совершается работа, следовательно меняется энергия газа.

[Олег Владимирович Лавринович]

А вы прочитали мою ссылку на физ. энциклопедию? Там ясно написано:
"В теплоизолированной системе при постоянном р Э. сохраняется, поэтому её называют иногда теплосодержанием или тепловой ф-цией "

При адиабатических процессах происходит изменение энтальпии. Я вам об этом уже не первый раз пишу. Аид вам о том же написал.

При  адиабатических процессах совершается работа, следовательно меняется энергия газа.

Я поддерживаю Алекспо в этом вопросе.

[Карандаш]

А вы прочитали мою ссылку на физ. энциклопедию? Там ясно написано:
"В теплоизолированной системе при постоянном р Э. сохраняется, поэтому её называют иногда теплосодержанием или тепловой ф-цией "

В Вашей ссылке рассматривались совсем не идеальные газы.Идеальные газы  В адиабатическом сосуде при постоянном давлении не изменяют состояний.

При адиабатических процессах происходит изменение энтальпии. Я вам об этом уже не первый раз пишу. Аид вам о том же написал.

При  адиабатических процессах совершается работа, следовательно меняется энергия газа.

Я вижу, что Вы, aid и Лехман утверждаете, что в адиабатическом сосуде энтальпия изменяется, но у меня концы с концами не сходятся.

Изменение Э. (DH) равно кол-ву теплоты, к-рое сообщают системе или отводят от неё при постоянном давлении

Адиабатический процесс происходит не при постоянном давлении.

Любую точку на адиабате можно представить как точку пересечения с соответствующей изобарой, получающуюся при соответствующем постоянном давлении, при работе расширения от нуля до V:

Q=PiV,

Следовательно, адиабата ДОЛЖНА соответствовать энтальпии.
что в моих уравнениях соответствует уравнению:

Q^Y=Pi∆V^Y.

Важно -- состояния P, V, T уже учитывают работу совершенную над газами. Энтальпии все равно каким способом состояния газов пришли в эту точку.

Я никак не пойму, ЧТО в моих рассуждениях не так?




 

[aid]

Вы считаете, что для газов с разными Y – показателями адиабаты одно и тоже приращение молярной тепловой энергии будет соответствовать одному и тому же приращению давления? У меня получается совсем по другому http://bolshoyforum.com/forum/index.php?topic=232431.msg2751230#msg2751230 Есть ли здесь ошибка?

Если, например, при изохорном процессе передается одно и то же количество теплоты и объем один и тот же, то изменение давления будет разным для газов с разным Y. Но отсюда не следует, что размерность у давления разная. Просто в выражении для теплоты через изменение давления стоит множитель, зависящий от Y.
  Я не знаю, что у Вас за ф.3. Но P=(I/V)^Y - это неверно.

Фотоны захватыватся-излучаются газами, при этом осуществляются все виды передачи тепловой энергии -- излучением, конвекцией, теплопроводностью. Вопрос -- КАК назвать количество захваченной одним молем газа энергии  фотонов (находящейся в связанном состоянии в одном моле газа)?

Переданное излучением количество энергии  называется количеством теплоты. Оно не равно ни приращению внутренней энергии, ни приращению энтальпии в общем случае. Мы же на цньюс обсуждали изотермический процесс и Вы правильно указывали оппонентам -  теплота передается телу, но внутренняя энергия не меняется и энтальпия тоже.

[aid]

Энтальпия по определению -- это количество теплоты которую можно получить ОТ газа, то есть, сколько тепловой энергии может ОТДАТЬ газ.

В адиабатическом процессе не происходит передачи тепловой энергии с окружающим пространством ∆Q=0, следовательно ∆I=0.
Поэтому, лично для меня не понятно -- как можно говорить об изменении энтальпии? Ведь ∆Q=0 и никакого ∆I не происходит, никуда, никакой тепловой энергии не передаётся.

Для меня этот вопрос важен и принципиален.

По определению энтальпии (H=U+PV) и первому закону термодинамики (Q=/\U+A) получается, что уменьшение энтальпии равно количеству теплоты, которое отдает газ при изобарном охлаждении. Но энтальпия - это функция состояния. Поэтому не только при изобарном охлаждении, но и при любом процессе изменение энтальпии определяется только начальным и конечным состоянием газа. А для идеального газа это изменение равно C_p/\T.

[aid]

Придется искать. Быстро не получится.
С этим фактом спорить бесполезно.

Но надо заметить, что пропорциональность T⁴ выполняется для абсолютно черного тела, а не для любых тел.

[Alexpo]

В Вашей ссылке рассматривались совсем не идеальные газы.

Вас уже и физ. энциклопедия не устраивает. Неверна? 
В энциклопедии рассматривается общее определение энтальпии, применимое во всех случаях, в том числе и для идеальных газов.

Идеальные газы  В адиабатическом сосуде при постоянном давлении не изменяют состояний.

Если у вас нет изменения  состояния, то нет и процесса. Тогда о чем говорить?

[aid]

Вас уже и физ. энциклопедия не устраивает. Неверна? 
В энциклопедии рассматривается общее определение энтальпии, применимое во всех случаях, в том числе и для идеальных газов.

Если у вас нет изменения  состояния, то нет и процесса. Тогда о чем говорить?

 

[Alexpo]

Любую точку на адиабате можно представить как точку пересечения с соответствующей изобарой, получающуюся при соответствующем постоянном давлении.... Следовательно, адиабата ДОЛЖНА соответствовать энтальпии.

Исходя из того, что "В теплоизолированной системе при постоянном р Э. сохраняется" можно сделать вывод, что

у вас точки изобары будут соответствовать определенному значению энтальпии. Но эти точки лежат на РАЗНЫХ адиабатах.

Точки же одной конкретной адиабаты, а именно она описывается законом Пуассона,  определенному значению энтальпии не соответствуют!

[Карандаш]

Я не знаю, что у Вас за ф.3. Но P=(I/V)^Y - это неверно.

Формула (3) определяет зависимости между молярной тепловой энергией, давлением и молярным объемом:

kQ^γ=PV^γ,   (3)

где Q – молярная тепловая энергия Дж/Моль, P – давление (Дж/м3)Y, T – температура, V – молярный объем (м3/Моль).
Отсюда и получил, что :
P=(Q/V)^Y=(Дж*Моль/Моль*м³)^Y=(Дж/м³)^Y

Молярную тепловую энергию и энтальпию я считал тождественными и перешел на энтальпию, думал так будет понятнее, но путаницы получилось еще больше. Поэтому в разных постах данной темы обозначения молярной тепловой энергии и энтальпии перепутаны, что, конечно, приводит к путанице.

Когда разберемся с зависимостями между молярной тепловой энергией и энтальпией, я исправлю обозначения уравнений в постах.

Если, например, при изохорном процессе передается одно и то же количество теплоты и объем один и тот же, то изменение давления будет разным для газов с разным Y. Но отсюда не следует, что размерность у давления разная. Просто в выражении для теплоты через изменение давления стоит множитель, зависящий от Y.

Что за множитель?
У меня для изохорного процесса зависимость:
P=(Q/Vi)Y.
Интересно -- соответствуют ли между собой мое уравнение и множитель?

Кстати, Я в своих уравнениях тоже использовал коэффициент пропорциональности, Пока не разобрался, что вся проблема именно в размерности давления. Что физический смысл давления, определяется именно количеством тепловой энергии в  м³, и для газов размерность давления соответствует именно (Дж/м³)^Y.

Переданное излучением количество энергии  называется количеством теплоты.

Вероятно, мне следует придерживаться молярной тепловой энергии. Так будет правильно?

Оно не равно ни приращению внутренней энергии, ни приращению энтальпии в общем случае. Мы же на цньюс обсуждали изотермический процесс и Вы правильно указывали оппонентам -  теплота передается телу, но внутренняя энергия не меняется и энтальпия тоже.

Разговор шел о том, что изотермические процессы сопровождаются приращением тепловой энергии. Про энтальпию мне было не понятно, и я отказался тогда её рассматривать.

[Карандаш]

Но надо заметить, что пропорциональность T⁴ выполняется для абсолютно черного тела, а не для любых тел.

У меня, пока,  нет других зависимостей. Приходится пользоваться тем, что есть.
Если у Вас что-то есть, пожалуйста, покажите.

[Карандаш]

Исходя из того, что "В теплоизолированной системе при постоянном р Э. сохраняется" можно сделать вывод, что  у вас точки изобары будут соответствовать определенному значению энтальпии. Но эти точки лежат на РАЗНЫХ адиабатах.

Точки же одной конкретной адиабаты, а именно она описывается законом Пуассона,  определенному значению энтальпии не соответствуют!

Вы вероятно не поняли мою мысль.
1. Точки пересечения одной и той же изобары с разными адиабатами будут давать значения изменения энтальпии.
Какие здесь проблемы с определением энтальпии?
2. Точки пересечения РАЗНЫХ изобар с одной и той же адиабатой можно рассматривать как разные изобарные расширения газов от нуля до пересечения с адиабатой при соответствующих Pi, что в каждом случае, по определению, соответствует энтальпии.

И в первом и во втором случае ВСЕ точки пересечения изобар и адиабат определяются одним и тем же уравнением:
kQ^γ=PiV^γ.   (3)

Что и позволяло мне считать молярную тепловую энергию и энтальпию тождественными.

[Олег Владимирович Лавринович]

В Вашей ссылке рассматривались совсем не идеальные газы.Идеальные газы  В адиабатическом сосуде при постоянном давлении не изменяют состояний.
 
Я вижу, что Вы, aid и Лехман утверждаете, что в адиабатическом сосуде энтальпия изменяется, но у меня концы с концами не сходятся.Любую точку на адиабате можно представить как точку пересечения с соответствующей изобарой, получающуюся при соответствующем постоянном давлении, при работе расширения от нуля до V:

Q=PiV,

Следовательно, адиабата ДОЛЖНА соответствовать энтальпии.
что в моих уравнениях соответствует уравнению:

Q^Y=Pi∆V^Y.

Важно -- состояния P, V, T уже учитывают работу совершенную над газами. Энтальпии все равно каким способом состояния газов пришли в эту точку.

Я никак не пойму, ЧТО в моих рассуждениях не так?

 

Не так,это, мягко сказано! Вы начали с названия "квантовая термодинамика".Насколько я понимаю,с квантов чего-то и начинать надо,или с физики молекул газа(если у Вас есть новые взгляды на уже известные факты или Вы нашли нечто новое,ускользавшее от науки (совершили открытие).Потом, свойства одиночных ,как-то притягивать к свойствам ансамблей частиц(порций) и ,от частного к общему ,выводить уравнения состояния газа для P.V.T! Вы же занялись другим.Не вникнув в суть эмпирики ,вы хотите путем подстановок и трактовок придумать свою теорию.Опасный путь! Одну птолемеевщину,но хорошо проработанную на практике заменить другой,не несущей НОВОГО знания.Зачем?Разработчикам тепловых машин и тепломассобменных аппаратов  Вы ничего не добавите.Там все в  экспериментально полученных таблицах,собственно и составляющих  научное знание..
Неоткрытых тайн в изучении молекул,каши из температуры и излучения предостаточно ,там надо копать.А до внятной термодинамики на этих новых,неоткрытых  принципах, дальше,чем до Киева ракомчем до альфы Центаруса.
Вон британцы, все в фунтах и дюймах меряют,а мы в системе СИ.Ну и какая разница? Если нет нового физического знания ,зачем марать бумагу,клаву топтать?
Тут идет "борьба" с схоластикой(бессмысленной математизацией и жонглированием цифрами) ,а Вы выступаете ,именно, на строне схоластов.

[В.И.Костицын]

У меня для изохорного процесса зависимость:
P=(Q|Vi)Y.
Интересно -- соответствуют ли между собой мое уравнение и множитель?

Когда Вы возводите V в степень , равную показателю политропы, то получаете не энергию, а что-то среднее между энергией и мощностью.  Выражение

                                               Р*Vⁿ=const

называется уравнением политропы. Заметьте, не уравнением энергии и не уравнением мощности, а уравнением политропы. Предельными частными явлениями политропного процесса являются изотермический процесс и адиабатный процесс. В случае идеального газа изобарный процесс и изохорный процесс также являются политропическими.

Для применяемых в двигателестроении материалов цилиндров и рабочих органов (поршней, роторов – поршней, лопастей) показатель политропы выбирают в пределах от 1,25  до 1,30 . Чем меньше показатель политропы, тем выше термодинамический коэффициент полезного действия, но и тем выше температура деталей двигателя. При адиабатном процессе этот показатель равен 1,4, а при изотермическом – 1,0.

Я серьезно занимался этим вопросом, когда получал патент на роторно-лопастной двигатель.