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自由度的热力学自由度
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热力学中,自由度 F 是当系统为平衡状态时,在不改变相对数目情况下,可独立改变的因素(如温度和压力),这些变量的数目叫做自由度数。例如,液态水系统,可以在一定范围内任意改变温度和压力,仍可保持单相的水不变,则该系统的自由度为2,记作F = 2。若系统是液态水与水蒸气平衡共存,如果指定温度,则系统压力必须等于该温度下的水的饱和蒸汽压,否则系统中汽、液两相就会有一相消失,这时压力并不能任意选择,故自由度数为1,即F = 1。也就是说,若系统保持汽-液共存的相态不变,温度和压力两者中只能任意变动一个。因此自由度数实际上是系统的独立变量数。
系统的自由度跟其他变量的关系
F = C - P + n
其中 F:表示系统的自由度
C :系统的独立组元数(number of independent component)
P :相态数目
n :外界因素,多数取n=2,代表压力和温度;对于熔点极高的固体,蒸汽压的影响非常小,可取n=1。
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