A Teilchengeschlossenes System (dN = 0)
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Die Energie
E
N
{\displaystyle E_{N}}
eines teilchengeschlossenen
(
d
N
=
0
)
{\displaystyle (dN=0)}
Systems ändert sich dadurch, daß das System mit seiner Umgebung Wärme bzw. Temperatur-Entropie-Energie
d
Q
=
T
d
S
{\displaystyle dQ=T\,dS}
und Arbeit bzw. z.B. Druck-Volumen-Energie
d
W
=
−
p
d
V
{\displaystyle dW=-\,p\,dV}
austauscht. Die Energie nimmt dabei zu, wenn bei gleicher Innen- und Aussentemperatur
T
=
T
S
=
T
U
{\displaystyle T=T_{S}=T_{U}}
Entropie zugefügt
(
d
S
>
0
)
{\displaystyle (dS>0)}
wird. Die Energie eines teilchengeschlossenen Systems nimmt ebenfalls zu, wenn das System bei gleichem Innen- und Aussendruck
p
=
p
S
=
p
U
{\displaystyle p=p_{S}=p_{U}}
sein Volumen verkleinert
(
−
d
V
>
0
)
{\displaystyle (-\,dV>0)}
.
(
01
)
{\displaystyle (01)\qquad \qquad \qquad \qquad \qquad }
d
E
N
{\displaystyle dE_{N}}
=
{\displaystyle =}
+
{\displaystyle +}
d
Q
{\displaystyle dQ}
+
{\displaystyle +}
d
W
{\displaystyle dW}
(
02
)
{\displaystyle (02)\qquad \qquad \qquad \qquad \qquad }
d
E
N
(
S
,
V
)
{\displaystyle dE_{N}(S,V)}
=
{\displaystyle =}
+
{\displaystyle +}
T
d
S
{\displaystyle T\,dS}
−
{\displaystyle -}
p
d
V
{\displaystyle p\,dV}
Beim teilchenoffenen
d
N
≠
0
{\displaystyle dN\neq 0}
System kommt noch die Änderung der Energie
d
E
S
,
V
(
N
)
=
μ
d
N
{\displaystyle dE_{S,V}(N)=\mu \,dN}
durch Teilchenzustrom
d
N
>
0
{\displaystyle dN>0}
bei gleichem inneren und äusserem chemischen Potential
μ
=
μ
S
=
μ
U
{\displaystyle \mu =\mu _{S}=\mu _{U}}
hinzu.
(
01
)
{\displaystyle (01)\qquad \qquad \qquad \qquad \qquad }
d
E
(
S
,
V
,
N
)
{\displaystyle dE(S,V,N)}
=
{\displaystyle =}
+
{\displaystyle +}
T
d
S
{\displaystyle T\,dS}
−
{\displaystyle -}
p
d
V
{\displaystyle p\,dV}
+
{\displaystyle +}
μ
d
N
{\displaystyle \mu \,dN}