حالة النظام - خصائص النظام

   تُسمَّى الكميَّات القابلة للقياس مخبرياً لنظامٍ ما متغيرات حالة النظام أو خصائصه، وتُحدَّد هذه الكميات حالة النظام. تُشكِّل الحرارة والحجم والضغط أمثلةً لهذه الكميَّات. وتدرس الديناميكا الحراريَّة مثل هذه المتغيرات كما وتدرس مغنطة المواد واستقطاب المواد العازلة وسطوح السوائل باستخدام هذه المتغيرات وغيرِها.

تُسمَّى المتغيرات التي تعتمد على كتلة النظام المدروس المتغيرات الممتدَّة[1] كالحجم  V= m/ρ ، حيثُ m تُمثِّل الكتلة وρ   الكثافة ، والطاقة الكليَّة E_tot = E_K + E_p حيثُ تُمثِّل E_K و E_p طاقة الحركة وطاقة الوضع على التوالي.

أمَّا المتغيرات المستقلة عن الكتلة كالحرارة والضغط والكثافة فتُدعى المتغيرات المُركَّزة[2]. تُسمَّى النسبة بين المتغير وكتلة النظام القيمة النوعيَّة specific value لهذا المتغير ونقول عنها أحياناً بأنَّها القيمة لوحدة الكتلة[3]. وأفضل مثال هو الحجم النوعي [4]     v= V/m  والذي هو عكس الكثافة. من الواضح أنَّ القيمة النوعيَّة لمتغير ما عبارة عن متغير مركَّز.  ونستخدم أيضاً القيمة النوعيَّة الموليَّة molal specific value والتي هي النسبة بين المتغير وعدد المولات في النظام. نُذكِّر بأنَّ المول mole وحدة ابتدعها الكيميائيون لتُمثِّلَ عدد أفوجادرو في وزن نوعي لعنصرٍ ما. فمول واحد من الأكسجين يعني 32g من غاز الأكسجين ويحوي عدد أفوجادرو N_A=6.023 X 10²³ من جزيئات الأكسجين. في كثير من الأحيان يُفضَّل التعامل مع القيم النوعيَّة لمتغيرات نظامٍ ما، إذْ أنَّه من السهل التعامل مع المعادلات المستقِّلة عن الكتلة. سوف نرى لاحقاً أنَّ التعبير عن حالة نظامٍ ما يبدو منطقياً إذا استخدمنا زوجاً (أو أكثر) من المتغيرات: أحدُها ممتد والثاني مركَّز. نُلخِّص في الجدول 1-1 التالي بعض المتغيرات الممتدَّة والمُركَّزة لبعض الأنظمة.

الجدول 1-1: أزواج المتغيرات الممتدَّة والمركَّزة.

امثلة :

[1] extensive variables

[2] intensive variables

مواضيع ذات صلة

Spontaneity: Free Energy and Temperature

Determining ΔG⁰ from Standard Free Energy of Formation

Gibbs Free Energy

Entropy Changes in the Surroundings

Standard Entropy Change of a Reaction, ΔS⁰

Standard Molar Entropy, So

The Boltzmann equation

Qualitative Estimates of Entropy Change

Entropy and the Second Law of Thermodynamics

Thermodynamics

Effect of Changes in Temperature

Effect of Catalysts