Termodinàmica de l'equilibri

La termodinàmica de l'equilibri és l'estudi sistemàtic de les transformacions de la matèria i l'energia en els sistemes en térmens d'un concepte cridat equilibri termodinàmic. La paraula equilibri implica un estat d'equilibri. La termodinàmica de l'equilibri, en els orígens, es deriva de l'anàlisis del cicle de Carnot. Ací, típicament un sistema, com a cilindre de gas, inicialment en el seu propi estat d'equilibri termodinàmic intern, es desequilibra a través de l'entrada de calor d'una reacció de combustió. Després, a través d'una série de passos, a mida que el sistema s'assenta en el seu estat d'equilibri final, s'extrau el treball.

En un estat d'equilibri, els potencials, o forces impulsores, dins del sistema, estan en equilibri exacte. Un objectiu central en la termodinàmica de l'equilibri és: donat un sistema en un estat inicial ben definit d'equilibri termodinàmic, subjecte a restriccions especificades en precisió, per a calcular, quan les restriccions són canviades per una intervenció imposta externament, quin serà l'estat del sistema. Una volta que ha alcançat un nou equilibri. Un estat d'equilibri es determina matemàticament buscant els extrems d'una funció termodinàmica potencial, la naturalea de la qual depén de les restriccions impostes en el sistema. Per eixemple, una reacció química a temperatura i pressió constants alcançarà l'equilibri en un mínim de l'energia lliure de Gibbs dels seus components i un màxim del seu entropía.

La termodinàmica d'equilibri diferix de la termodinàmica de no equilibri, ya que, en esta última, l'estat del sistema baix investigació normalment no serà uniforme sino que variarà localment en energia, entropía i distribucions de temperatura a mida que els gradient s'imponen per mig de fluix termodinàmics disipativos. En termodinàmica d'equilibri, pel contrari, l'estat del sistema es considerarà uniforme en tot, definit macroscópicamente per cantitats tals com a temperatura, pressió o volum. Els sistemes s'estudien en térmens de canvi d'un estat d'equilibri a un atre; tal canvi es diu procés termodinàmic.

La geometria de Ruppeiner és un tipo de geometria d'informació que s'utilisa per a estudiar la termodinàmica. Afirma que els sistemes termodinàmics poden ser representats per la geometria de Riemann, i que les propietats estadístiques poden derivar-se del model. Este model geomètric es basa en l'idea de que existixen estats d'equilibri que poden representar-se per punts en una superfície bidimensional i la distància entre estos estats d'equilibri està relacionada en la fluctuació entre ells.