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thermodynamische Potentiale

Thermodynamik und statistische Physik, thermodynamische Funktionen, charakteristische Funktionen, Fundamentalgrössen (Gibbs), Funktionen thermodynamischer Variabler, aus denen durch Anwendung partieller Ableitungen alle anderen thermodynamischen Eigenschaften (z.B. Druck, Temperatur oder Volumen) ermittelt werden können – daher auch die Bezeichnung »Potential« (Guggenheim-Schema).

Damit eine Grösse ein thermodynamisches Potential ist, muss sie als Funktion ihrer natürlichen Variablen gegeben sein. Die Existenz der thermodynamischen Potentiale folgt aus der Formulierung der Gibbsschen Fundamentalgleichung.

Thermodynamische Potentiale einfacher thermodynamischer Systeme mit zwei Freiheitsgraden sind die innere Energie U(S, V), die freie Energie F(T, V), die Enthalpie H(S, p) und die freie Enthalpie G(T, p). Ihre Argumente sind die zugehörigen natürlichen Variablen S (Entropie), V (Volumen), T (absolute Temperatur) und p (Druck). Ausgehend von einem der thermodynamischen Potentiale erhält man die anderen durch Legendre-Transformation.

Die zweiten Ableitungen der thermodynamischen Potentiale nach den natürlichen Variablen liefern Materialgrössen, so z.B. die Wärmekapazität bei konstantem Volumen thermodynamische Potentiale. (Maxwell-Relationen, Gibbs-Helmholtz-Gleichungen)

 

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