Addytywność to właściwość niektórych wielkości fizycznych, określanych jako wielkości addytywne.
Wielkość fizyczna W, która opisuje dany układ fizyczny, jest uznawana za addytywną, jeśli dla całego układu jest ona sumą wielkości W odpowiadających poszczególnym składowym częściom tego układu, które oznaczamy jako Wi:
W = ∑ Wi.
Przyjmuje się, że różne części układu są niezależne, chociaż stopień tej niezależności może być różny w zależności od analizowanej wielkości. Dla energii całkowitej układu addytywność jest zachowana, gdy składowe części nie oddziałują ze sobą wzajemnie lub ich oddziaływania można zaniedbać. Na przykład, w przypadku gazu z neutralnymi atomami w stanie równowagi termodynamicznej, cząsteczki nie oddziałują na dużych odległościach, a wpływ mają jedynie te cząsteczki, które znajdują się w pobliżu granicy wyróżnionych objętości (zazwyczaj nie więcej niż kilka odległości międzyatomowych). Jeśli wyróżnione objętości nie są mikroskopowe, to cząsteczki oddziałujące z tymi z innej objętości stanowią jedynie niewielką część całkowitej liczby cząsteczek, co pozwala na pominięcie wkładu energii związanej z tymi oddziaływaniami w większości zastosowań.
Wielkość addytywna może mieć charakter skalarny lub wektorowy.
Przykłady
Wielkości addytywne
Skalarne:
- ilość substancji
- liczba atomów (z wyjątkiem reakcji jądrowych)
- liczba cząsteczek lub ilość materii (liczba moli) (nie muszą być stałe w czasie, na przykład podczas reakcji chemicznych)
- masa (w fizyce klasycznej, ale nie w relatywistycznej)
- energia
- ładunek elektryczny
- moment bezwładności względem tej samej osi
- energia kinetyczna – tylko wtedy, gdy elementy układu nie oddziałują ze sobą
Wektorowe:
- pęd
- moment pędu.
Wielkości nieaddytywne
- masa (w fizyce relatywistycznej)
- objętość (przy mieszaniu substancji stałych, roztworów i gazów; w pewnych warunkach mogą być bliskie addytywności)
- objętość molowa związków chemicznych nie jest sumą objętości molowych ich składników
- stężenie
- pH roztworu.
Nieporozumienia związane z addytywnością
Addytywność bywa czasami interpretowana szerszej jako zdolność do sumowania danej wielkości fizycznej. W takim ujęciu addytywność jest cechą wszystkich wielkości fizycznych, na przykład:
w przypadku temperatury, jeżeli temperatura ciała wynosi t0 i wzrasta o t1 stopni, to końcowa temperatura wynosi t0 + t1,
w odniesieniu do prędkości – prędkość ciała w układzie odniesienia X0Y jest sumą prędkości ciała w układzie X’0’Y’ i prędkości układu X’0’Y’ względem układu X0Y (w fizyce nierelatywistycznej).
Jednak ani temperatura, ani prędkość nie spełniają ścisłej definicji addytywności, ponieważ suma prędkości ciał nie jest równa prędkości całego układu.
Zobacz też
Przypisy
Bibliografia
Andrzej Januszajtis, Fizyka dla politechnik, tom. I Cząstki, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1977, s. 129, bez ISBN.
I.W. Sawieliew, Wykłady z fizyki t. 1, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1994, s. 87, ISBN 83-01-11604-8.