TS · Thermodynamics and statistical mechanics

Dois motores podem obedecer à conservação de energia, mas apenas um respeita o limite de entropia na eficiência.

Pré-requisitos: 19, 20, 34, 35, 36.

• Aplicar a primeira e a segunda leis com uma convenção de sinais
• Relacionar conjuntos, fatores de Boltzmann e entropia
• Analisar gases ideais, máquinas térmicas e estatística quântica

Estabelecer a convenção de sinais da primeira lei: ΔU=Q−W quando W é trabalho realizado pelo sistema.

Para uma máquina reversível entre reservatórios, a eficiência é limitada por 1−Tc/Th usando temperaturas absolutas.

Os pesos de Boltzmann são exp(−E/kT). As probabilidades exigem divisão pela função de partição.

Distinguir as premissas de Maxwell–Boltzmann, Bose–Einstein e Fermi–Dirac. Férmons não podem compartilhar um estado único idêntico.

Usar o trabalho W feito pelo gás como positivo. A primeira lei é

Para expansão isotérmica reversível de um gás ideal, U depende apenas de T, logo Para n = 0.50 mol, T = 300 K e volume dobrado, O gás expande e recebe calor. O reservatório perde a mesma entropia neste limite reversível.

Razões de temperatura em Celsius não podem ser usadas na fórmula de eficiência de Carnot.

entropia: Quantidade de estado ligada à multiplicidade e transferência de calor reversível.

função de partição: Soma dos pesos estatísticos usada para normalizar probabilidades.