作者Vulpix (Sebastian)
看板Math
标题Re: [微积] 马克示威热力学关系式推导的最後一步
时间Sun Oct 24 11:17:39 2021
※ 引述《fragmentwing (片翼碎梦)》之铭言:
: https://reurl.cc/2o6deX
: https://imgur.com/TdETOf3
: 我知道(dH/dS)p=T,(dH/dP)s=V (我知道d是有点斜斜的那个)
: 然後前面分别放上d/dp、d/ds就能相等
: 可是最後一步我就搞不懂了,为甚麽最後左式要定s、右式要定p
: 直接算下去的话不是dT/dp=dV/ds就结束了吗?
: 为甚麽会变成(dT/dp)s=(dV/ds)p
: 要变成这个结果,还需要考虑甚麽规则吗?
我想你已经知道 d/dx 就是指在固定 y 的情况下对 x 偏导。
更详细一点看,当我们写下 d^2 f/dxdy 的时候,
其实是这个意思:(d/dx (df/dy)_x )_y
我觉得你大概是以为「d/dx 这个偏微分算子是只要知道 x 代表什麽就能够作用」。
但这是不对的。
看看下面这个例子。方便起见,x > 0 而且 y > 0。
z = f(x,y) = x/√(x^2+y^2)
=> (df/dx)_y = y^2/√(x^2+y^2)^3
但是 z 也可以看成 x、r = √(x^2+y^2) 的函数:z = g(x,r) = x/r。
=> (df/dx)_r = 1/r = 1/√(x^2+y^2)
这两个微分结果很明显长得不一样,
可是 (x,y) = (3,4) 和 (x,r) = (3,5) 明明就表示同一个点,
而且 x 一直都是 3,没有随着更换第二个坐标而跟着变化。
从上面这个例子可以看出 (d/dx)_y 和 (d/dx)_r 其实是两个不同的算子,
即使 x 是同一个 x,对应的微分算子却仍不相同。
再多算一下,甚至会发现 A = (d/dx)_r 和 B = (d/dy)_x 不能交换顺序。
用 z 代表 F(x,y) = F(x,√(r^2-x^2))
那麽 Az = F_x - F_y*x/y => BAz = F_xy - F_yy*x/y + F_y*x/y^2
Bz = F_y => ABz = F_yx - F_yy*x/y
所以 ABz - BAz = -F_y*x/y^2
也就是说 [A,B] = AB - BA = (-x/y^2)B
所以 A 和 B 他们的流线虽然交叉,却无法编织成一组坐标。
(这是因为流线上两点的坐标差距已经定死了,
而第二组流线却没有办法与第一组流线相容。)
而 (x,y) 本来就是坐标,所以 (d/dx)_y 和 (d/dy)_x 能够交换顺序。
当然其实还有关於极限交换顺序的细节,但你在读的毕竟是热力学嘛。
然後 Maxwell relations 里面对每个变数的微分都有出现两次,
但很明显两次微分固定的东西都不同,例如 (d/dV)_S 和 (d/dV)_T。
这也显示出只知道 V 是无法决定何为 d/dV 的,必须依赖其他变数。
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※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc), 来自: 1.160.13.224 (台湾)
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※ 编辑: Vulpix (1.160.13.224 台湾), 10/24/2021 12:53:08
1F:推 fragmentwing: 可以交换顺序的前提是两者必须互不影响 10/24 13:27
2F:→ fragmentwing: 不知道我这样的理解是否正确 10/24 13:27
3F:→ Vulpix : 如果你的互不影响是指流线相容的话,是。 10/24 13:31