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最近在重讀熱力學 主要是看交大開放式課程李遠鵬教授的影片 但還是有些問題想請教大家 1.當中有提到 state function (狀態函數?) 我的理解是 不計過程 只論結果的就是狀態函數 例如我從 A 地直線移動到 B 地 分別用走路和搭公車兩種方法 這時候位移就是 state function 但是我消耗的能量就不是 請問這樣想是對的嗎? 2.關於 dU = Cv.dT + (∂U/∂V)T.dV 這個式子的推導 應該是從 U(T.V) 開始的 然後去做偏微分 但我想知道的是為甚麼 U 只有和 T 以及 V 相關 因為 U = q + w 又 w = -Pext dV 如此一來 U 不是應該和 T,V,P 相關嗎 為什麼 P 不見了 兩個簡單的小問題 還煩請大家幫忙解惑 感激不盡! -- 全部舊記憶 這刻重遊 http://www.wretch.cc/blog/montent By:墨水藍 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 114.39.28.171 ※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Physics/M.1442252584.A.865.html
wohtp: 1. 正確 09/15 03:11
wohtp: 2. 因為你的課本在這裡假設你只要有T, V就可以求得p 09/15 03:13
可是如果是這樣的話 應該要寫成 U(T,V,P) 展開後也要有三項不是嗎 但是我看講議卻只有 dU = (∂U/∂T)v.dT + (∂U/∂V)t.dV (∂U/∂P) 這一項為什麼沒有呢...?
wohtp: 或者該說,課本假設你只需要兩個狀態函數就可以完整描述你 09/15 03:17
wohtp: 的系統 09/15 03:17
wohtp: 這麼說啦,假設我們有 f(x, y, z) = x^2 + y^2 + z^2 09/15 03:18
wohtp: 但是 z = x + y 09/15 03:19
wohtp: 所以我可以說 f(x, y) = x^2 + y^2 + (x + y)^2 09/15 03:19
那為什麼沒有人以 dU = (∂U/∂T)p.dT + (∂U/∂P)t.dP 做推倒呢 是因為這樣推不出有用的資訊嗎 還是其實有 只是我還沒唸到 @@ 明天睡醒再回來看 先感謝 whotp 大幫忙解惑!
wohtp: 你對T和V微分的時候就必然會動到P。 09/15 03:24
wohtp: P不是獨立變數,你也不可能對P偏微分而保持T, V不動 09/15 03:25
wohtp: 啊,所以可不可以改用T, P來描述你的系統?當然可以啊。 09/15 03:25
wohtp: 真的就是你還沒念到 09/15 03:26
wohtp: 回到上面 f 的例子,話說我不該用平方的...沒關係,加上 09/15 03:28
wohtp: x, y >= 0 這個限制就好了 09/15 03:28
wohtp: x, y, z, f是系統的物理量,但是你只要有x, y就可以求z, f 09/15 03:29
wohtp: 但是反過來說,只要有z, f你也可以求x, y,所以其實你可以 09/15 03:31
wohtp: 用z, f來描述系統的狀態 09/15 03:31
wohtp: 其實x, y, z, f四個裡面任選兩個就可以了 09/15 03:32
wohtp: 所以只要我高興,我甚至可以反過來寫 V = V(U, T) 09/15 03:33
wohtp: 問題只是怎麼寫才好用而已。 09/15 03:35
wohtp: 例如說,如果你的系統跟外界的一大氣壓保持機械平衡,不用 09/15 03:35
wohtp: P作為其中一個參數就是很笨的行為 09/15 03:36
kerwinhui: 這個就是物理和數學之間的分別 09/15 07:50
kerwinhui: 數學上會是 U=f(T,V)=g(T=h(U,V),U,V)=... 09/15 07:51
kerwinhui: 但物理上會把這些都掃在桌面下 09/15 07:54
Entropy1988: 常常沒辦法直接調控系統的P吧。要嘛加熱、壓縮... 09/15 08:53
Entropy1988: 然而這些手段本身就是在操作熱流跟體積變化 09/15 08:53
Entropy1988: 我在說什麼..T也是差不多... 09/15 08:55
recorriendo: 關鍵字:thermodynamic potentials,Legendre transfor 09/15 19:17
wohtp: thermodynamic potential是統力的東西喔... 09/15 21:17
wohtp: 回到我上面那個x, y, z, f的例子,純粹以熱力學觀點來說, 09/15 21:19
wohtp: 系統只能存在於(x, y, z, f)空間裡的某個二維曲面上,所以 09/15 21:19
wohtp: 你根本沒辦法好好定義f(x, y, z)這樣的東西。 09/15 21:22
wohtp: 所以也沒有什麼東西被掃進桌面下 09/15 21:23
wohtp: 另外,熱力學是十九世紀的學問。物理和數學十九世紀末才分 09/15 21:24
wohtp: 家,而現代數學的道統是二十世紀初建起來的。 09/15 21:24
wohtp: 所以這些不清不楚(我同意,有時的確是很不清不楚)的符號 09/15 21:25
wohtp: 都是十九世紀正統數學的遺產喔... 09/15 21:26
irrotation: 熱力學變數有PTVSHU 但通常自變數會設PTV 因量測簡單 09/15 22:07
irrotation: 因為SHU或更複雜的A函數和G函數 通常都不容易直接量測 09/15 22:09
irrotation: 另外熱力學簡單壓縮性物質 只要兩個獨立的內涵性質就 09/15 22:13
irrotation: 可以表示出"狀態" 而U(T,V)比U(T,P)更容易表示成漂亮 09/15 22:18
irrotation: 的數學式 09/15 22:18
感謝大家的幫忙! ※ 編輯: Alcor (114.39.28.171), 09/15/2015 22:35:13
psion: 建議找本老一點的熱力學教科書 像是Callen甚至Sommerfeld 09/15 22:51
recorriendo: 古典熱力也可以討論thermodynamic potentials 09/15 23:15
recorriendo: 畢竟 波茲曼提出統力時大家都還不接受 然而Maxwell在 09/15 23:16
recorriendo: 之前的人就有討論了 09/16 01:32
wohtp: 如果我沒記錯的話,樓上你說的free energy應該都還是定義在 09/16 16:50
wohtp: 那個physical manifold上面,也不是thermodynamic potentia 09/16 16:52
ra21844: 和自由度有關吧 兩個就夠的話就不用第三個了 09/16 23:29