Bevezetés a termodinamikába - Szókincs és alapfogalmak

Flashcard gyűjtemény a fenomenologikus termodinamika alapfogalmairól, a rendszerek típusairól, az állapotjelzőkről és a hőmérsékleti/nyomási alap összefüggésekről.

Termodinamika

A világ egy jól körülhatárolható részének, a rendszernek és a környezetének a kölcsönhatásaival, valamint a rendszer makroszkopikus tulajdonságai közötti összefüggésekkel foglalkozó tudományág.

Fenomenologikus termodinamika

Kísérleti tapasztalatokon alapuló deduktív diszciplína, amely a megfigyelésekből leszűrt alapelveket axiómaként (főtételek) mondja ki, és nem tesz feltételezést az anyag szerkezetére vonatkozóan.

Statisztikus termodinamika

A termodinamika azon területe, amely kapcsolatot teremt az anyag makroszkopikus sajátságai és mikroszkopikus szerkezete között.

Egyensúlyi (reverzíbilis) termodinamika

A termodinamikának az az ága, amely azon a feltevésen alapszik, hogy a rendszer minden időpillanatban egyensúlyban van.

Termodinamikai rendszer

A világnak egy képzelt vagy valós határfelülettel elkülönített része.

Környezet

A világnak a termodinamikai rendszeren kívüli része.

Elszigetelt rendszer

Olyan termodinamikai rendszer, amelynek határfelületén sem anyag, sem energia nem léphet át.

Zárt rendszer

Olyan termodinamikai rendszer, amelynek határfelületén energia átléphet, de anyag nem.

Nyílt rendszer

Olyan termodinamikai rendszer, amelynek határfelületén mind anyag-, mind energiatranszport lehetséges.

Homogén rendszer

Olyan rendszer, amelynek makroszkopikus tulajdonságai minden pontban azonosak.

Inhomogén rendszer

Olyan rendszer, amelyben egyes makroszkopikus tulajdonságok helyről helyre változnak, de eloszlásukat folytonos függvény írja le.

Heterogén rendszer

Olyan rendszer, amelyben egy vagy több makroszkopikus tulajdonság ugrásszerűen változik a tér bizonyos pontjaiban.

Fázis

Egy heterogén rendszerben a rendszer homogén kémiai összetételű és homogén vagy inhomogén fizikai szerkezetű része.

Komponens

A rendszer kémiai tulajdonság alapján megkülönböztethető része.

Állapotjelzők (állapothatározók)

A rendszer állapotától függő, mérhető makroszkopikus jellemzők, mint például az anyagmennyiség ($n$), térfogat ($V$), nyomás ($p$), hőmérséklet ($T$) és koncentráció ($c$).

Molaritás (anyagmennyiség-koncentráció)

Az oldott anyag anyagmennyiségének és az oldat térfogatának hányadosa, jele $c$, SI-mértékegysége $\text{mol}\text{m}^{-3}$ (vagy $\text{mol}\text{dm}^{-3}$).

Molalitás (Raoult-féle koncentráció)

Az egy kilogramm oldószerben oldott anyag anyagmennyisége, jele $m$, mértékegysége $\text{mol}\text{kg}^{-1}$.

Móltört

Az adott komponens anyagmennyiségének és a teljes anyagmennyiségnek a hányadosa; dimenzió nélküli mennyiség, jelölése folyadékokra $x$, gázokra $y$.

Termodinamikai egyensúly

Olyan állapot, amelyben az állapothatározók egyike sem változik az időben, azaz makroszkopikus folyamatok nem játszódnak le.

Reverzíbilis folyamat

Olyan változás, amely során a rendszer minden pillanatban egyensúlyban van, és az állapotjelzők infinitezimális módosításával a folyamat megfordítható.

Irreverzíbilis folyamat

Olyan változás, amely során a rendszer nem megy keresztül folyamatos egyensúlyi állapotokon, így nem fordítható meg véges idő alatt végtelen kis változtatásokkal.

Izoterm folyamat

Olyan folyamat, amely során a rendszer hőmérséklete nem változik ($T = \text{állandó}$).

Izobár folyamat

Olyan folyamat, amely során a rendszer nyomása nem változik ($p = \text{állandó}$).

Izochor (izosztér) folyamat

Olyan folyamat, amely során a rendszer térfogata nem változik ($V = \text{állandó}$).

Adiabatikus folyamat

Olyan folyamat, amely során a rendszer és a környezete között nincs hőcsere ($Q = 0$).

Állapotfüggvény

Az állapothatározók olyan többváltozós függvénye, amelynek megváltozása csak a kezdeti és végállapottól függ, és független az úttól.

Útfüggvény

Olyan fizikai mennyiség, amelynek értéke függ a kezdeti és a végállapot között megtett úttól (például a munka $W$ és a hő $Q$).

Extenzív mennyiség

A rendszer kiterjedésétől (méretétől) függő, additív fizikai mennyiség (pl. tömeg, térfogat, belső energia).

Intenzív mennyiség

A rendszer kiterjedésétől (méretétől) független, nem additív fizikai mennyiség (pl. hőmérséklet, nyomás, koncentráció).

Moláris térfogat (móltérfogat)

Egy extenzív térfogat és az anyagmennyiség hányadosaként kapott intenzív mennyiség: $V_m = \frac{V}{n}$.

Állapotegyenlet

Egy egyensúlyban lévő rendszer állapotjelzői közötti összefüggést leíró matematikai egyenlet.

Egyetemes gázállandó (Regnault-állandó)

A tökéletes gázok állapotegyenletében szereplő állandó, jele $R$, értéke $8\text{,}314\text{ J}\text{ mol}^{-1}\text{ K}^{-1}$.

Nyomás

A felületegységre eső erő nagysága: $p = \frac{F}{A}$; SI-mértékegysége a pascal ($\text{Pa}$), ahol $1\text{ Pa} = 1\text{ N/m}^2$.

Hidrosztatikai nyomás

A folyadékok súlyából származó nyomás, amelynek értéke: $p = \rho g h$.

Parciális nyomás

Gázelegyek esetén az $i$-edik komponens által kifejtett nyomáshányad, amely a teljes nyomás és a komponens móltörtjének szorzata: $p_i = y_i p$.

Dalton törvénye

Tökéletes gázok elegyére vonatkozó törvény, amely kimondja, hogy a parciális nyomás az a nyomás, amelyet az adott gázkomponens akkor fejtene ki, ha egyedül töltené ki a rendelkezésre álló teret.

Termodinamikai (abszolút) hőmérséklet

A tökéletes gázok $p V_m$ szorzatának $p \to 0$ határértékéből definiált, anyagfüggetlen hőmérséklet: $T = \frac{1}{R} \text{lim}_{p \to 0} (p V_m)$, mértékegysége a kelvin ($\text{K}$).

A víz hármaspontja

A termodinamikai hőmérsékletskála egyetlen alappontja, amelyhez definíció szerint a $273\text{,}16\text{ K}$ értéket rendelik.

Termodinamika nulladik főtétele

Az a tapasztalati elv, amely szerint ha két test külön-külön termikus egyensúlyban van egy harmadik testtel, akkor egymással is termikus egyensúlyban vannak; ez adja a hőmérőzés teoretikus alapját.