Pytanie:
Dlaczego chemia i fizyka mają różne konwencje znaków w termodynamice?
A---B
2017-01-11 23:49:13 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Na lekcji fizyki pierwszą zasadę termodynamiki zapisujemy jako $ \ mathrm dU = \ mathrm dQ - \ mathrm dW $, a na lekcji chemii fizycznej piszemy to samo prawo co $ \ mathrm dU = \ mathrm dQ + \ mathrm dW $.

Powód, dla którego obowiązuje konwencja znaków, jest różny w obu przypadkach.

W fizyce traktujemy pracę wykonaną przez system jako pozytywną, aw chemii pracę wykonaną nad systemem.

Zdaję sobie sprawę, że nie powoduje to żadnych zmian w rzeczywistym prawie natury, ale chcę tylko wiedzieć, dlaczego mamy różne konwencje znaków. Czy tylko jedna konwencja nie ułatwiłaby życia?

Czy jest jakiś historyczny powód? A może ma to na celu rozróżnienie między przedmiotami?

Znormalizowana definicja zgodnie z ISO 80000-5 _Termodynamika_ energii wewnętrznej $ U $ dla zamkniętego układu termodynamicznego to $ \ Delta U = Q + W $, gdzie $ Q $ to ilość ciepła przekazanego do systemu, a $ W $ to praca wykonane w systemie, pod warunkiem, że nie zachodzą reakcje chemiczne.
Osobiście opisałbym wersję z „-” jako konwencją * inżynierską *. Kiedy budujesz silniki (tak jak ludzie, którzy wymyślili termodynamikę), proces, na którym zależy ci na wprowadzaniu ciepła i wydostawaniu się z niego, i definiujesz obie te wielkości jako pozytywne. Termodynamika czysto fizyczna często (głównie?) Wykorzystuje wersję „+”.
Nawet w inżynierii istnieją dwie konwencje ... Inżynierowie mechanicy uważają, że praca opuszczająca system jest pracą pozytywną, inżynierowie chemicy uważają, że praca wykonana w systemie jest pozytywna ... Inni inżynierowie po prostu to udają.
Sześć odpowiedzi:
bpedit
2017-01-12 00:56:08 UTC
view on stackexchange narkive permalink

To nie jest proste rozróżnienie między fizyką a chemią. Uczyłem fizyki przez 25 lat i widziałem wiele przykładów ich użycia w wielu podręcznikach. W rzeczywistości, w pewnym momencie mojej kadencji komisja AP Physics zamieniła konwencje w arkuszu równania egzaminu AP.

Tylko moje zdanie: zawsze przypisywałem pracę wykonaną przez -obóz systemowy jako bardziej podatny na wykorzystanie przez inżynierów, którzy chcą wiedzieć, "co system może dla nas zrobić" w praktycznych zastosowaniach. Z drugiej strony, praca wykonana w systemie wydaje się sprzyjać poglądowi eksperymentatora lub teoretyka operującego na systemie z zewnątrz.

„Nie pytaj, co twój system może zrobić dla ciebie…” :-P Poza tym, ile jest warte, tylko druga wersja ma dla mnie sens. W pierwszej wersji uważacie, że dodatnie ciepło jest czymś, co jest dostarczane przez * otoczenie *, a pozytywna praca jest czymś, co jest dostarczane przez * system *. Jest to oczywiście niespójne i naprawiając niespójność, otrzymujesz drugie równanie. Tylko moja (poprawna) opinia ...;)
Zgoda @Mehrdad. To ten sam argument, który przedstawiłem moim studentom.
Jak powiedziałem powyżej, tylko inżynierowie mechanicy są chciwi i dbają o to, co system może dla nich zrobić: D
Avishai Barnoy
2017-01-11 23:57:52 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Nie ma różnicy, a równanie da tę samą odpowiedź. Różnica polega na wybraniu punktu odniesienia dla wykonanej pracy.

Tam, gdzie mamy $ W = \ pm P \ Delta {V} $, musisz tylko zdecydować, skąd patrzysz. Czy jestem systemem i praca jest wykonywana na mnie, czy też jestem na zewnątrz i wykonuję pracę w systemie? w każdym razie, kiedy już wybierzesz punkt odniesienia, powinieneś się go trzymać i zgodnie z nim wykonywać wszystkie obliczenia. Myślę, że w większości tych przypadków jest to historyczne.

Innym przykładem jest inna notacja, chemicy używają $ A $, aby symbolizować darmową energię Helmholtza, podczas gdy w fizyce jest to $ T $.

Wygląda na to, że użycie T jako energii Helmholtza byłoby koszmarem, T jest już przeciążonym symbolem, nawet jeśli tylko trzyma się notacji chemików (temperatura, energia kinetyczna, pewne operatory tensorów).
Nigdy nie widziałem, aby litera „T” była używana jako energia Helmholtza.Myślę, że masz na myśli "F".
Gaurav Arya
2018-05-15 11:45:17 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Fizycy są zainteresowani wykonywaniem pracy przez system. W fizyce zawsze szukamy, jaki system nam daje (otoczenie). Tak więc w fizyce badamy pracę wykonywaną przez system.

Podczas gdy chemicy chcą wiedzieć, jakie prace wykonało otoczenie w układzie, aby reakcja zakończyła się. Tak więc w chemii badamy pracę wykonywaną w systemie.

David McClure
2017-01-13 08:25:52 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Chemia przeszła na konwencję IUPAC we wczesnych latach 90-tych, która narzuca pierwsze prawo jako sumę $ Q $ i $ W $, a z kolei wymaga, aby $ W $ było zdefiniowane jako całka ujemna $ P (V) \ mathrm {d} V $. Zobacz zalecenia Międzynarodowej Unii Chemii Czystej i Stosowanej.

Jak już wspomniano, fizycy używają $ Q-W $, ale definiują $ W $ jako całkę dodatnią. Jednak te same wyniki końcowe.

Być może byłoby wspaniale, gdybyś również zamieścił link, która sekcja tego 250-stronicowego dokumentu miała zostać przeczytana?
Venkatesh Hari
2019-04-07 23:56:56 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Dzieje się tak, ponieważ ... W fizyce martwimy się o otoczenie, aw chemii martwimy się o system.

Dlatego w fizyce praca wykonywana przez system jest pozytywna, ponieważ zmiana w energii (dzięki wykonanej pracy) otoczenia jest pozytywna! (Energia jest uwalniana z systemu do otoczenia)

Podczas gdy w chemii praca wykonywana przez system jest ujemna, ponieważ system traci pewną ilość energii do wykonania pracy!

To wszystko !

saurav
2019-02-19 19:05:28 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Spójrz na to prosto; to nic innego jak odniesienie w innym polu do różnych zastosowań, które zmienia formuły. Jeśli system pracuje nad otoczeniem, U zmniejszy się, jeśli W zostanie uznane za dodatnie - i odwrotnie.



To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 3.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...