Квантовая механика и квантовые статистики

Внутренняя энергия термодинамической системы Е складывается из кинетической энергии частиц, образующих систему, из потенциальной энергии взаимодействия частиц и из внутренней энергии самих частиц, которую в дальнейшем учитывать не будем. Внутренняя энергия является функцией состояния. Это означает, что каждому состоянию системы отвечает вполне определенное значение Е, независимо от пути, каким система пришла к нему. В результате взаимодействия с окружающей средой термодинамическая система может получать или отдавать некоторое количество тепла bQ, может совершать работу, или над ней совершается работа ЬА. Во всех случаях изменение внутренней энергии системы dE должно быть равно разности между количеством тепла bQ, полученного системой извне, и работой bA = pdV, совершенной системой против внешнего давленияр : dE = SQ-PdV , (2.1) (здесь dV - изменение объема системы). Согласно второму началу термодинамики количество тепла, полученное в обратном процессе, вызывает увеличении энтропии на «ЯЙ" = , где Т - температура, при которой система получает тепло. Находя отсюда bQ и подставляя в (2.1), получаем dE = TdS- PdV. (2.2) Эта формула объединяет первое и второе начала термодинамики, применима к любому обратимому изменению состояния системы с постоянной массой (постоянным числом частиц). Если масса системы может изменяться, то ее энергия зависит также от числа частиц в ней. Пусть ц - увеличение внутренней энергии системы при добавлении к ней одной частицы (когда iS,P' = const). При добавлении dN частиц внутренняя энергия системы (2.2) изменяется на ц dN: dE = TdS-PdV + \xdN. (2.3) 64