Fundamentalna termodinamička jednačina
Фундаментална једначина у термодинамици је једначина која описује целу термодинамику система. Најчешће фундаменталне једначине су енергијска фундаментална једначина (функција унутрашње енергије) и ентропијска фундаментална једначина (функција ентропије) и фундаменталне једначине за различите термодинамичке потенцијале.
Природне променљиве су променљиве x1, ..., xk od kojih zavisi funkcija F tako da ako se izrazi preko njih u obliku F = F (x1, ..., xk), ona postaje fundamentalna jednačina.
Za razliku od fundamentalne jednačine koja sama opisuje ceo termodinamički sistem, svaka druga jednačina stanja sadrži manje termodinamičkih informacija o sistemu.
Određivanje fundamentalne jednačine uredi
Fundamentalne jednačine se teorijski ne mogu odrediti u okviru termodinamike, već se određuju:
- empirijski preko najmanje dve jednačine stanja
- metodama statističke fizike na modelima.[1]
Vrste fundamentalnih jednačina uredi
- Energijska fundamentalna jednačina: U = U (S, V, N)
- Entropijska fundamentalna jednačina: S = S (U, V, N)
Fundamentalne jednačine za termodinamičke potencijale:
- Fundamentalna jednačina za Helmholcovu slobodnu energiju: F = F (T, V, N)
- Fundamentalna jednačina za entalpiju: H = H (S, p, N)
- Fundamentalna jednačina za Gibsov termodinamički potencijal: G = G (T, p, N)
- Fundamentalna jednačina za Omega potencijal: Ω = Ω (T, V, μ)
Potpuna određenost sistema uredi
Ako je poznata energijska fundamentalna jednačina, za konstantne vrednosti N i V, jednačina zavisi samo od entropije U = U (S), što predstavlja jednu krivu (slika a - zavisnost U = U (S) je prikazana jakom linijom). Svaka tačka krive određuje nagib, što je, po definiciji, temperatura. Zbog određenosti temperature sledi da iz zavisnosti U = U (S) možemo odrediti funkciju U = U (Т) (slika b).
S druge strane, ako bi bila poznata zavisnost U = U (Т) koja predstavlja jednu jednačinu stanja, fundamentalnu jednačinu U = U (S) dobijamo integraljenjem jednačine stanja, te će funkcija koju tražimo U = U (S) biti neodređena do na konstantu integracije (slika a, isprekidane linije).
Dakle, poznavanje fundamentalne jednačine U = U (S) povlači poznavanje jednačine stanja U = U (Т), dok obrnuto ne važi.[1]