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Mémoire de Maîtrise
DOI
10.11606/D.43.1990.tde-05082013-105206
Document
Auteur
Nom complet
Niels Fontes Lima
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Paulo, 1989
Directeur
Jury
Bernardes, Newton (Président)
Perez, Jose Fernando
Yokoi, Carlos Seihiti Orii
Titre en portugais
Termodinâmica clássica das transições de fase na formulação holotrópica.
Mots-clés en portugais
Termodinâmica clássica holotrópica
Transições de fase.
Resumé en portugais
Fazemos inicialmente uma breve exposição sobre os fundamentos da Termodinâmica Clássica Holotrópica, desenvolvida por N. Bernardes. Esta consiste em formular o problema da Termodinâmica tomando como grandeza fundamental a entropia de um universo ( - sistema Isolado); no caso de um universo clássico composto esta é igual a soma das entropias de suas partes. Postulamos um principio dinâmico suficiente para a validade da segunda lei da Termodinâmica, o qual implica que os máximos dessa soma são estados estacionários estáveis do universo. Somos levados naturalmente a perguntar o que acontece se a entropia do universo possuir mais do que um máximo; a resposta a isso é o tratamento que daremos ao fenômeno de transição de fase. Analisamos em detalhe o universo composto por um corpo pequeno (cuja entropia é por hipótese analítica) e reservatórios de calor e trabalho. Para que a entropia do universo possua mais que um máximo a entropia do corpo pequeno não pode ser côncava em todo seu domínio; assumindo uma forma particular para ela (deslocamento de Bernardes) analisaremos o equilíbrio entre duas fases e o comportamento em torno do ponto onde a curva de coexistência termina (ponto crítico isolado). Com isto será possível dar uma visão clara e bastante intuitiva do fenômeno de transição de fase dito "de primeira ordem". Tendo em mente o significado físico das transformadas de Legendre da entropia do corpo pequeno (transparente na formulação holotrópica) compreenderemos o sentido das descontinuidades de primeira e segunda ordem que afetam as funções termodinâmicas que descrevem o equilíbrio do universo, com o que não veremos razão alguma para classificar as transições de fase da maneira que assim fez Ehrenfest. Veremos também, e isto é muito importante, que a Termodinâmica Clássica não consegue explicar a singularidade no calor específico que se verifica experimentalmente num ponto crítico, sendo que esta falha é intrínseca ou à Termodinâmica clássica ou à hipótese da entropia do corpo pequeno ser contínua e diferenciável.
Titre en anglais
Classical thermodynamics of phase transitions in the holotropic formulation.
Mots-clés en anglais
Holotropic classical thermodynamics
phase transitions.
Resumé en anglais
We make initially a short exposition about the fundaments of Holotropic classical thermodynamics, developed by N. Bernardes. This is the formulation of the thermodynamic problem taking the entropy of a universe (isolated system) as the fundamental variable. In a classical composite universe it is the sum of the entropies of its parts. We postulate a dynamic principle sufficient for the validity of the second law of Thermodynamics, which implies that the maxima of that sum are stable stationary states of the universe. We arrive at the question about what occurs when the entropy of the universe possesses more than one maximum; the answer is the treatment we will give to the phenomena of phase transition. We analyze in detail the universe composed by a small body (whose entropy is analytical by hypothesis) and heat and work reservoirs. The entropy of the small body must be not concave in all of its dominium for the entropy of universe to have more than one maximum; we make a particular choice for it (Bernardes displacement) in order to analyze equilibrium between two phases and the behavior around the point where the coexistence curve terminates (isolated critical point). With this it will be possible to have a clear and intuitive grasp of the phenomena called "first order" phase transition. Keeping in mind the physical meaning of the Legendre transforms of the entropy of the small body we will understand the meaning of the first and second order discontinuities that affect the thermodynamic functions which describe the equilibrium state of the universe. We will see no reason to classify phase transitions the way Ehrenfest did. We will see also, and this is a very important thing, that classical Thermodynamics cannot explain the singularity that occurs in specific heat at a critical point. This failure is intrinsic to classical Thermodynamics or to the hypothesis that the small body entropy is a continuous and differentiable function.
 
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42479LIMA2.pdf (3.37 Mbytes)
Date de Publication
2013-08-05
 
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