תרמודינמיקה תל חי

a. המקדם נותן את קצב שינוי האנרגיה הפנימית כשמשנים את הנפח בטמפרטורה קבוע התבוננות בנגזרת החלקית תראה שאמנם המקדם נותן את קצב שינוי האנרגיה הפנימית כשמשנים את הנפח בטמפרטורה קבועה c. פיי טי בגז אידיאלי שואף לאפס נכון. אם אין אינטרקציות דחייה או משיכה (אחת מהנחות הבסיס לגז אידיאלי), אזי הרחקה או קירוב המולקולות לא ישפיע על האנרגיה הפנימית שלהם d. גם בגזים שהם לא בדיוק אידיאלים התרומה של פיי טי לשינוי באנרגיה הפנימית- לרוב קטנה ממש נכון. לא סתם ג'אול לא ראה את התופעה...

ניסוי ג'אול טומפסון איננו בשום אופן תהליך הפיך, לכן הנוסחאות שפותחו להתפשטות אדיאבטית הפיכה לא תופסות כאן. בנוסף- הרי שהניסוי מתוכנן למצב בו האנטלפיה למשתנה. אם האנטלפיה אמנם לא משתנה, ומקדם ג'אול טומסון שווה לאפס- הטמפרטורה לא אמורה להשתנות. ליותר פרטים ראה שקפים אחרונים במצגת. התשובה הנכונה היא: "לא נכון"

f. על פני מחזור שלם סך העבודה וסך החום שווים בגודלם בערך מוחלט כן. והפוכים בסימן שלהם (על פי ההגדרת העבודה "שלנו"), מכיוון שהסכום שלהם חייב לצאת אפס, כי אין שינוי באנרגיה הפנימית g. סך כל השינוי באנטלפיה על פני מחזור שלם חייב להיות אפס בוודאי. האנטלפיה היא פונקציית מצב h. במחזור תרמודינמי בו יש גז נתון, עבור שלב נתון בו משתנה הטמפרטורה, שינוי אנטלפיה לא יכול להיות קטן בערך מוחלט מהשינוי באנרגיה הפנימית כמובן! אם אין שינוי בהרכב במהלך ה"שלב", וקיבול חום בלחץ קבוע בהכרח לא קטן מזה שבנפח קבוע- הרי שהמשפט הזה מתחייב...

בוודאי, כמו בכל התהליכים האדיאבטים! עם החום הוא אפס, העבודה שווה לאנרגיה הפנימית, וזו פונקציית מצב התשובה הנכונה היא: "נכון"

c. תהליכים לא ספונטניים לא יכולים להתרחש למעשה ממש לא נכון: תהליך ספונטני יתרחש אם תושקע העבודה הדרושה בשבילו. d. שינוי ספונטני הוא שינוי שקורה בפתאומיות ומהר ממש לא. ההגדרה התרמודינמית לספונטני היא "תהליך שקורה מעצמו, ללא צורך בהשקעת עבודה". f. תהליך תמיד יתרחש כך שאי הסדר במערכת יגדל ממש ממש לא! איך נסביר אם כך יצירה של גבישים מסודרים של מינרל? או יצירה של מים מאדי מים? הדגש הוא ההסתכלות גם על המערכת וגם על הסביבה

המינוח "התפשטות אל מול לחץ קבוע" איננו בהכרח זהה ל"התפשטות בלחץ קבוע". אף שב ספרות ובהרבה מקורות יש ערבוביה בין שני המושגים- הם אמנם לשווים. גז הנמצא בלחץ של 1 אטמוספרה, ומורידים לו את הלחץ מחוץ לבוכנה לחצי אטמוספרה, ההתפשטות מתרחשת אמנם אל מול לחץ קבוע, אך לא בלחץ קבוע (הלחץ משתנה מ 1 ל 0.5 אטמוספרה) לעומת זה מזרק שנמצא בחדר, ומכניסים אותו לתוך המקרר- כל התהליך מתרחש בלחץ קבוע (וגם אל מול לחץ קבוע) תהליך הפיך אמיתי מחייב שווי משקל כימי, מכני וטרמי לאורך כל התהליך זו למעשה ההגדרה. קשה מאוד עד בלתי אפשרי לבצע תהליך הפיך "אמיתי"

b. האנרגיה נוטה להתפזר אם רק זה מתאפשר נכון. זה נוסח ה"מודרני", שהוצע על ידי פרופ' למברט, אשר מתייחס לכך שיתכן בהחלט ש"סדר המערכת יגדל" (למשל- יווצר קרח ממים) אך זה יבוא על חשבון זה שתתפזר אנרגיה (בדוגמה שהוזכרה- מעצם היות התהליך אקסוטרמי) c. האנטרופיה של מערכת אדיאבטית לא יכולה לקטון בתהליך ספונטני זה נכון. אם המערכת אדיאבטית (מבודדת!) הרי שהשינוי באנטרופיה של הסביבה הוא בהכרח אפס, ובמצב כזה- אנטרופיית המערכת יכולה או לגדול או להשאר קבועה. אך בשום אופן לא לקטון d. לא יתכן תהליך שכל משמעותו יהיה מעבר חום מאזור קר לאזור חם. נכון. זה למעשה נוסח קלאוסיוס, שמשמעותו שבשביל להעביר חום מאזור קר לאזור חם נהיה חייבים להשקיע עבודה. f. במנוע- לא ניתן להפוך את כל החום המושקע לעבודה נכון. זה בקיצור נוסח קלווין-פלנק. חלק מהחום חייב להפלט אל הסביבה. מכאן שנקבל תמיד (בערך מוחלט) פחות עבודה מכמות החום שהשקענו.

בתהליך לא ניתן להמיר "את כל החום כולו" - לעבודה. תמיד חלק מהחום "יילך לאיבוד" התשובה הנכונה היא: "נכון"

נכון. הפרמטר היחיד בו אסור לעשות זאת זה טמפרטורה התשובה הנכונה היא: "נכון"

מכיוון שקיבולי החום שונים וזה אותו חומר (אין ריאקציה), הרי שהערכים שיתקבלו ל DH ו DU יהיו בהכרח שונים התשובה הנכונה היא: "נכון"