Кіріспе

Дұрыс емес дифференциал немесе кемелсіз дифференциал - интегралы жолға тәуелді дифференциал. Термодинамикада көбінесе жылу мен жұмыс сияқты жолға тәуелді шамалардың өзгеруін білдіру үшін қолданылады, бірақ математикада дифференциалдық форманың түрі ретінде кеңінен анықталады. Керісінше, нақты дифференциалдың интегралы әрқашан жолға тәуелсіз, өйткені интеграл дифференциалдық операторды кері айналдырады. Нәтижесінде, дәл емес дифференциалмен шама дифференциалдың ішіндегі айнымалылардың функциясы ретінде ғана білдірілмейді. Яғни, оның құндылығын белгілі бір жүйенің бастапқы және соңғы күйлеріне қарап ғана шығаруға болмайды. Дұрыс емес дифференциалдар негізінен жылу мен жұмысты қамтитын есептеулерде қолданылады, өйткені олар күй функциялары емес, жол функциялары.

Анықтама

Дұрыс емес дифференциал - бірдей соңғы нүктелері бар екі жолдың интегралы әр түрлі болатын дифференциал. Нақты айтқанда, интегралдық жолдар бар , және бұл жағдайда біз интегралдарды және , және , деп атаймыз. Біз қарастырып отырған шаманың өзгеруіне тәуелділікті анықтаймыз. Жалпы алғанда, дәл емес дифференциал - дәл емес дифференциал емес дифференциал түрі, яғни барлық функциялар үшін. Себебі, дәл емес дифференциалдар үшін антидифференциалдың бірегей бейнесі бола алмайды, өйткені олардың өзгеруі әртүрлі жолдармен сәйкес келмейді. Жолдың тәуелсіздігі туралы ереже - математикалық есептеудің негізгі теоремасына қажетті қосымша, өйткені бір өлшемді математикалық есептеуде функциямен анықталатын екі нүкте арасында бір ғана жол бар.

Термодинамика

Дифференциалдық символдың орнына d, символ δ қолданылады, бұл конвенция неміс математигі Карл Готфрид Нойманның 19-ғасырлық жұмысында пайда болды, бұл Q (жылу) және W (жұмыс) жолға тәуелді екенін, ал U (ішкі энергия) емес екенін көрсетеді.

Статистикалық механика

Статистикалық механикада дәл емес дифференциалдар дифференциалдық оператор арқылы сызықпен белгіленеді, đ. LaTeX-те "\rlap{\textrm{d{\bar{\phantom{w}" командасы T1 кодтауды қажет ететін диет таңбасының шамалауы немесе жай ғана "\dj" болып табылады.

Математика

Математиканың ішінде дәл емес дифференциалдар әдетте дифференциалдық формалар деп аталады, олар көбінесе .

Жалпы қашықтық

Егер сіз бір нүктеден екінші нүктеге бір түзу сызық бойымен (бағытты өзгертпей) жүрсеңіз, онда таза орын ауыстыруыңыз бен жүріп өткен жалпы қашықтық осы сызықтың ұзындығына тең. Егер сіз содан кейін нүктеге (бағытты өзгертпей) қайтып келсеңіз, онда таза орын ауыстыруыңыз нөлге тең, ал жүріп өткен жалпы қашықтық бір өлшемдегі дәл емес дифференциалдың негізгі идеясын қамтиды. Егер біз бағытты өзгертуге рұқсат берсек, онда біз кез-келген уақытта алға және артқа қадам жасай аламыз және солай жасай отырып, таза орын ауыстыруды тұрақты ұстай отырып, кез-келген үлкен санға дейін жалпы қашықтықты көбейтеміз. Жоғарыда айтылғанды дифференциалдармен қайталап, ось бойымен алып, таза қашықтық дифференциалы - , антидифференциалмен дәл дифференциал. Екінші жағынан, жалпы қашықтық дифференциалы - , антидифференциал жоқ. Алға қарай қатаң түрде өсіп, кейін қатаң түрде азайып бара жатқан уақыт бар жерде жол таңдалады. Содан кейін оң алдында және теріс кейін, интегралдарды береді, дәл біз сөздік аргументтен күткен нәтижелер.

Жылу және жұмыс

Отқа жылу, отын және тотықтырғыш керек. Жағылу үшін белсенділік энергиясының кедергісін жеңу үшін қажетті энергия жүйеге жылу түрінде беріледі, нәтижесінде жүйенің ішкі энергиясы өзгеріске ұшырайды. Бір процесте отты қоздыру үшін энергияны енгізуге жұмыс пен жылу да қатысы болуы мүмкін, мысалы, отты қоздыру үшін отты (жұмысты) сүрту және сүріну (жылу) кезінде. Одан кейін пайда болған жану өте экзотермиялық болып, жылу бөлінеді. Ішкі энергияның жалпы өзгеруі энергияның берілу тәсілін көрсетпейді және тек таза жұмыс пен жылуды ғана өлшейді. Жүйенің ішкі энергиясының бастапқы және соңғы күйлерінің айырмашылығы энергия өзара әрекеттесуінің көлемін есептей алмайды. Сондықтан ішкі энергия - күй функциясы (яғни нақты дифференциал), ал жылу мен жұмыс - жол функциясы (яғни нақты емес дифференциалдар), өйткені интеграция алынған жолды ескеруі керек.

Мысал

Дәл емес дифференциалдық нысанды қарастырайық. Бұл (1,1) нүктесіне баруды қарастыра отырып, дәл емес болуы керек. Егер біз алдымен y-ды, содан кейін x-ты көбейтіп алсақ, онда бұл алдымен y-ға, содан кейін x-қа интегралданғанға сәйкес келеді. Алдымен y-ге интеграциялау, содан кейін x-ге интеграциялау. Осылайша, бірінші жол бойымен біз 2 мәнін аламыз. Алайда, екінші жол бойынша біз нақты дифференциалды x-пен көбейту арқылы аламыз, және де дәл дифференциалды аламыз.