亥姆霍兹函数正文

发布网友发布时间：2024-10-06 05:17

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热心网友时间：2024-10-10 02:08

亥姆霍兹函数在热力学中扮演着重要的角色，它的符号A，被定义为系统的内能U与热力学温度T与熵S的乘积之差，即：

A = U - TS

其中U代表内能，T代表温度，S代表系统的熵。亥姆霍兹函数实质上是系统的广延量，具有能量的量纲，在国际单位制中，其单位是焦耳(J)。它是从其他基本热力学函数导出的，由德国物理学家H.von亥姆霍兹首次提出。

根据热力学第二定律，当一个封闭系统经历等温过程时，熵变（ΔS）与热效应（Q）的比值不小于零：

ΔS - Q/T ≥ 0

结合热力学第一定律，亥姆霍兹函数的变化与系统对外做的功（W，包括体积功和非体积功）的关系为：

－ΔA ≥ W

这个关系表明，等温过程中亥姆霍兹函数的减少值等于系统最大可能做的功。因此，A在某些文献中也被称为“功函”。

在特定条件下，如等温、等容且不做非体积功的过程中，亥姆霍兹函数的变化可以作为判断过程方向的依据。例如，若过程是自发的，ΔA会小于或等于零。

在封闭系统中，若系统经过等容过程，亥姆霍兹函数的变化可以通过以下关系式计算：

ΔA = -p * ΔV（对于等容过程，体积变化ΔV为零）

这导致了吉布斯-亥姆霍兹关系式，通过这个关系，可以分析ΔA如何随温度变化。