Связь энтальпии с температурой, объемом и теплоемкостью (при постоянном давлении) системы

; ; C_p=(dH/dt).

Изменение энтальпии (DH) равно количеству теплоты, которое сообщают системе или отводят от нее при постоянном давлении, поэтому значения H характеризуют тепловые эффекты фазовых переходов (плавления, кипения и т. д.), химических реакций и других процессов, протекающих при постоянном давлении.

в) свободная энергия – одно из названий изохорно–изотермического термодинамического потенциала или Гельмгольца энергии. Представляет собой ту часть внутренней энергии системы, которая превращается во внешнюю работу при обратимых изотермических процессах F=F(V,T,N,x):

,

где TS – связанная энергия.

Связанная энергия – представляет собой ту часть внутренней энергии, которая не может быть передана в виде работы при изотермическом процессе:

TS=U-F.

Изменение (уменьшение) свободной энергии при необратимых изотермических процессах определяет наибольшую величину работы, которую может совершить система:

; .

г) энергия Гиббса - изобарно-изотермический потенциал, свободная энтальпия, характеристическая функция термодинамической системы при независимых параметрах p, T и N – G. В изотермически равновесном процессе, при постоянном давлении, убыль энергии Гиббса системы равна полной работе системы за вычетом работы против внешнего давления (т.е. равна максимальному значению "полезной" работы):

G=G(p,T,N,x); .

Связь энергии Гиббса со свободной энергией:

.

д) химический потенциал - физическая величина, равная энергии Гиббса отдельно взятой частицы.

Третье начало термодинамики (теорема Нернста): «Изменение энтропии системы (DS) при любых обратимых изотермических процессах, совершаемых между двумя равновесными состояниями при температурах, приближающихся к абсолютному нулю, стремится к нулю. При помощи последовательности термодинамических процессов нельзя достичь температуры, равной абсолютному нулю»:

.

Термодинамика неравновесных процессов – общая теория макроскопического описания неравновесных процессов. Основная задача термодинамики неравновесных процессов - количественное изучение этих процессов для состояний, не сильно отличающихся от равновесного состояния.

Закон сохранения массы

,

где r – плотность многокомпонентной системы;

v – гидродинамическая скорость среды (средняя скорость переноса массы), зависящая от координат и времени;

rv – поток массы.

Закон сохранения массы для концентрации какого–либо компонента :

,

где c_k – концентрация компонента;

r_k – плотность компонента;

r – плотность среды;

J_k=r_k(v_k-v) – диффузионный поток;

v_k – гидродинамическая скорость (средняя скорость переноса массы) компонента.

Закон сохранения импульса:изменение импульса элементарного объема может происходить за счет сил, вызванных градиентом внутренних напряжений в среде P_a,b, и внешних сил F_k.

Закон сохранения энергии представляет собой первое начало термодинамики в термодинамике неравновесных процессов.

Уравнение баланса энтропии: «В термодинамике неравновесных процессов принимается, что энтропия элементарного объема является такой же функцией от внутренней энергии, удельного объема и концентрации, как и в состоянии полного равновесия»:

,

где s – скорость возрастания энтропии;

r – плотность вещества;

s – энтропия элементарного объема (локальная энтропия);

J_s – плотность потока энтропии.