TS · Thermodynamics and statistical mechanics

Dos motores pueden cumplir la conservación de energía, pero solo uno respeta el límite de entropía en su eficiencia.

Prerrequisitos: 19, 20, 34, 35, 36.

• Aplicar la primera y segunda leyes con una convención de signos
• Relacionar conjuntos, factores de Boltzmann y entropía
• Analizar gases ideales, motores térmicos y estadística cuántica

Enunciar la convención de signos de la primera ley: ΔU=Q−W cuando W es el trabajo realizado por el sistema.

Para un motor reversible entre reservorios, la eficiencia está acotada por 1−Tc/Th usando temperaturas absolutas.

Los pesos de Boltzmann son exp(−E/kT). Las probabilidades requieren división por la función de partición.

Distinguir las suposiciones de Maxwell–Boltzmann, Bose–Einstein y Fermi–Dirac. Los fermiones no pueden compartir un estado de partícula única idéntico.

Usar el trabajo W realizado por el gas como positivo. La primera ley es

Para una expansión isoterma reversible de un gas ideal, U depende solo de T, por lo tanto Para n = 0.50 mol, T = 300 K y volumen duplicado, El gas se expande y recibe calor. El reservorio pierde la misma entropía en este límite reversible.

Las proporciones de temperatura Celsius no pueden usarse en la fórmula de eficiencia de Carnot.

entropía: Una variable de estado conectada con la multiplicidad y el calor reversible transferido.

función de partición: La suma de pesos estadísticos utilizada para normalizar probabilidades.