பொருளின் பண்புகள் (வெப்பவியக்கவியல்)

வெப்ப இயக்கவியலில் பொருளின் பண்புகள் என்பன ஒரு குறிப்பிட்ட பொருளின் உள்ளார்ந்த பண்புகள் ஆகும். இவை அப்பொருளின் உள்ளியல்பு. இப் பண்புகள் ஒவ்வொன்றும், வெப்ப இயக்கவியல் ஆற்றல்நிலையின் (thermodynamic potential) இரண்டாவது நுண்பகுபடியுடன் (differential order) தொடர்பு கொண்டது. ஒரு உருப்படி கொண்ட அமைப்பில் உள்ள சில எடுத்துக்காட்டுகள்:

• அமுக்குமை (ல்லது அதன் தலைகீழ் பண்பு பரும தகைவு)

• ஒருவெப்பநிலை அமுக்குமை

$\beta_T=-\frac{1}{V}\left(\frac{\partial V}{\partial P}\right)_T \quad = -\frac{1}{V}\,\frac{\partial^2 G}{\partial P^2}$

• வெப்பம் மாறா அமுக்குமை

$\beta_S=-\frac{1}{V}\left(\frac{\partial V}{\partial P}\right)_S \quad = -\frac{1}{V}\,\frac{\partial^2 H}{\partial P^2}$

• வெப்பக் கொண்மை (இது வெப்ப ஏற்பு என்பதுடன் தொடர்பு கொண்டது)

• ஒரு குறிப்பிட்ட நிலையான அழுத்தத்தில் வெப்பக் கொண்மை (நிலையழுத்த வெப்பக்கொண்ணமை)

$c_P=\frac{T}{N}\left(\frac{\partial S}{\partial T}\right)_P \quad = -\frac{T}{N}\,\frac{\partial^2 G}{\partial T^2}$

• நிலைகொள்ளளவு வெப்பக் கொண்மை

$c_V=\frac{T}{N}\left(\frac{\partial S}{\partial T}\right)_V \quad = -\frac{T}{N}\,\frac{\partial^2 A}{\partial T^2}$

• வெப்ப நீண்மைக் கெழு (குணகம்)

$\alpha=\frac{1}{V}\left(\frac{\partial V}{\partial T}\right)_P \quad = \frac{1}{V}\,\frac{\partial^2 G}{\partial P\partial T}$

மேலுள்ளவற்றில் P  என்பது அழுத்தம், V  என்பது கொள்ளளவு, T  என்பது வெப்பநிலை, S  என்பது என்ட்ரோப்பி(entropy) அல்லது பணியுறா சீர்குலைவுநிலை, N  என்பது துகள்களின் எண்ணிக்கை.

ஒரேயொரு உருப்படி உள்ள ஓர் அமையத்தில் (system), பொருளின் (வெப்பவியக்கப்) பண்புகளை அறிய மூன்றே மூன்று வெப்ப்வியக்க ஆற்றலில் இரண்டாம் நுண்பகுபடிகள்தாம் தேவை. ஓர் உருப்படி உள்ள அமையத்தில் வழக்கமாக இவை, ஒருவெப்பைலை அமுக்குமை $\beta_T$, நிலையழுத்த வெப்பக் கொண்மை $c_P$, வெப்பநீண்மைக் கெழு (குணகம்) $\alpha$.

எடுத்துக்காட்டாக, கீழ்க்காணும் சமன்பாடுகள் செல்லும்:

$c_P=c_V+\frac{TV\alpha^2}{N\beta_T}$

$\beta_T=\beta_S+\frac{TV\alpha^2}{Nc_P}$

இந்த "வழக்கமான" மூன்று பண்புகளும் வெப்பநிலை, அழுத்தம் ஆகியவற்றை அடிப்படையாக கொண்டு பெறப்படும் கிப்சின் ஆற்றலின் இரண்டாம் நுண்பகு படிகள் (second differential)ஆகும்.

உசாத்துணை

Callen, Herbert B. (1985). Thermodynamics and an Introduction to Thermostatistics (2nd Ed. ed.). New York: John Wiley & Sons. ISBN 0-471-86256-8.