Если процесс происходит при постоянном давлении, то количество получаемой телом теплоты можно представить следующим образом: (20)
Функцию состояния (21)
называют энтальпией или тепловой функцией. Из (20) и (21) вытекает, что количество теплоты, получаемой телом в ходе изобарического процесса, равно (22)
или в интегральной форме (23)
Следовательно, в случае, когда давление остается постоянным, количество получаемой телом теплоты равно приращению энтальпии.
Дифференцирование выражения (21) с учетом (5) дает (24)
Отсюда заключаем, что энтальпия есть термодинамическая функция в переменных S и р. Её частные производные равны (25)
В соответствии с (22) теплоемкость при постоянном давлении (26)
Таким образом, если объем системы остается постоянным, то тепло Q равно приращению внутренней энергии системы. Если же постоянно давление, то оно выражается приращением энтальпии. В обоих случаях величина Q не зависит от пути перехода, а только от начального и конечного состояний системы. Поэтому на основании опытов при постоянном объеме или при постоянном давлении и могло сложиться представление о какой-то величине Q, содержащейся в теле и не зависящей от способа приведения его из нулевого состояния в рассматриваемое. Величина Q имеет различный смысл в зависимости от того, что остается постоянным: объем или давление. В первом случае под Q следует понимать внутреннюю энергию, во втором — энтальпию. Но в ранних опытах это различие ускользало от наблюдений, так как опыты производились с твердыми и жидкими телами, для которых оно незначительно благодаря малости коэффициентов теплового расширения твердых и жидких тел. В обоих случаях имеет место сохранение величины Q, но оно сводится к закону сохранения энергии.
В таблице приведены основные свойства термодинамических функций.
Название и обозначение термодинамической функции |
Свойства |
|
|