Állapotváltozók
Állapotváltozók 
State variables 
Die Zustandsvariablen
Állapotjellemzők State parameters Die Zustandsgrössen
Állapotváltozók (állapothatározók, állapotjelzők, állapotjellemzők, állapotparaméterek): egy rendszer egyensúlyi állapotát egyértelműen meghatározó fizikai mennyiségek.
Az állapotváltozók értéke független attól, hogy a rendszer milyen állapotok sorozatán keresztül jutott az adott állapotba. (Ennek alapján az egyes fizikai mennyiségekről egyértelműen eldönthető, hogy állapotváltozók-e.)
Egy anyagi rendszer és környezete, illetve két rendszer között a következő kölcsönhatástípusok valósulhatnak meg:
·
mechanikai (összenyomás, tágulás, gyorsítás);
·
elektromágneses (mágnesezés, töltés átadás, töltés megosztás);
·
termikus (hőátadás, hőelvonás);
·
anyagátmenet (kémiai reakció, diffúzió...).
Rendszerek, részrendszerek egyesítésekor általában több kölcsönhatás is szerepet kap, így többféle anyag- és energiaátadási folyamat is lejátszódik. A felsorolt kölcsönhatások mindegyikéhez tartozik egy extenzív és egy intenzív állapotváltozó.
Extenzív állapotváltozók: rendszerek egyesítésekor összeadódnak. (Anyagmennyiség, tömeg, térfogat, belső energia, töltés...)
Intenzív állapotváltozók: egyensúlyban levő rendszerek egyesítésekor kiegyenlítődnek (az egyensúlyi állapot elérésekor értékük megegyezik). (Nyomás, hőmérséklet, elektrosztatikus potenciál...)
A következő táblázat a kölcsönhatások és a jellemző állapotváltozók kapcsolatát mutatja be.
Egy rendszer állapotterének dimenziója: a független állapotváltozók száma. Egy adott rendszer egyensúlyi állapotának egyértelmű megadásához ezen dimenziónak megfelelő számú állapotváltozó szükséges. Például az ideális gázok egyensúlyi állapotának egyértelmű jellemzéséhez két állapotváltozó szükséges: a nyomás és a hőmérséklet vagy a nyomás és a térfogat. Minden egyfázisú, egykomponensű rendszer állapotterének dimenziója: 2, vagyis ezek jellemzéséhez is elegendő két állapotváltozó.
A hőmérséklet az anyagok egyik fizikai jellemzője, állapothatározó. Változása szorosan összefügg az anyag más makroszkopikus tulajdonságainak változásával. E jellemzőt az ember elsősorban tapintás útján, a hőérzettel észleli, másodsorban hőmérő segítségével. A hőtan, más néven termodinamika tudományának egyik alapfogalma.
A hőmérséklet az intenzív mennyiségek közé tartozik, tehát nem additív, két test között hőáramlással kiegyenlítődésre törekszik.
Fizikai szempontból a hőmérséklet az anyagot felépítő részecskék átlagos mozgási energiájával kapcsolatos mennyiség. A részecskék egy szabadsági fokra (például egy kitüntetett irányú mozgásra) jutó mozgási energiájának hosszabb időtávon mért átlaga T hőmérsékleten kT, ahol k a Boltzmann-állandó. Hangsúlyozzuk tehát, hogy a hőmérséklet egy olyan fizikai mennyiség, amit per definitionem arányosnak választottak az anyagrészecskék kinetikus energiájával, és a k arányossági tényező, a Boltzmann-állandó, a választott skáláink miatt lesz 1,380 6505(24) ·10-23joule/kelvin értékű. Látszik, hogy a hőmérséklet statisztikus fogalom, ilyen szempontú leírása a statisztikus fizika témakörébe tartozik.
Intuitively, temperature is the measurement of how hot or cold something is, although the most immediate way in which we can measure this, by feeling it, is unreliable, resulting in the phenomenon of felt air temperature, which can differ at varying degrees from actual temperature. On the molecular level, temperature is the result of the motion of particles which make up a substance. Temperature increases as the energy of this motion increases. The motion may be the translational motion of the particle, or the internal energy of the particle due to molecular vibration or the excitation of an electron energy level. Although very specialized laboratory equipment is required to directly detect the translational thermal motions, thermal collisions by atoms or molecules with small particles suspended in a fluid produces Brownian motion that can be seen with an ordinary microscope. The thermal motions of atoms are very fast and temperatures close to absolute zero are required to directly observe them. For instance, when scientists at the NIST achieved a record-setting cold temperature of 700 nK (1 nK = 10-9 K) in 1994, they used optical lattice laser equipment to adiabatically cool caesium atoms. They then turned off the entrapment lasers and directly measured atom velocities of 7 mm per second in order to calculate their temperature.
Molecules, such as O2, have more degrees of freedom than single atoms: they can have rotational and vibrational motions as well as translational motion. An increase in temperature will cause the average translational energy to increase. It will also cause the energy associated with vibrational and rotational modes to increase. Thus a diatomic gas, with extra degrees of freedom rotation and vibration, will require a higher energy input to change the temperature by a certain amount, i.e. it will have a higher heat capacity than a monatomic gas.
The process of cooling involves removing energy from a system. When there is no more energy able to be removed, the system is said to be at absolute zero, which is the point on the thermodynamic (absolute) temperature scale where all kinetic motion in the particles comprising matter ceases and they are at complete rest in the “classic” (non-quantum mechanical) sense. By definition, absolute zero is a temperature of precisely 0 kelvins (-273.15 °C or -459.68 °F).
A nyomás fizikai mennyiség, az anyagok egyik fizikai jellemzője, állapothatározó. Definíció szerint az egységnyi felületre eső erőhatást adja meg.
A nyomás az intenzív mennyiségek közé tartozik, tehát nem additív, két test között áramlással kiegyenlítődésre törekszik. Jele: p. A nyomást a nyomóerő (N) és a nyomott felület (m2) hányadosából számítjuk ki. Amennyiben a nyomást növelni akarjuk, csökkenthetjük a nyomott felületet, illetve növelhetjük az erőt. Amennyiben csökkenteni akarjuk, növelhetjük a nyomott felületet, (pl.: alátétek alkalmazásával) vagy csökkenthetjük az erőt.
Vissza a lap tetejére
Tudomány és Technika
(test@t-es-t.hu)