Свободная и связанная энергия

Выясним еще один физический смысл энтропии, как меру «обесцененности» энергии. Рассмотрим обратимое расширение газа при постоянной температуре (с теплообменом).

Согласно первому началу термодинамики: dQ = dU+dA

Второе начало можно представить dS = dQ/T Þ dQ = TdS

Объединяя выражения, получим TdS = dU + dA

Так как Т – постоянна, то dA= –d(U–TS).

Полученное выражение показывает, что в работу переходит лишь (U–TS) часть внутренней энергии, которая называется свободной энергией и обозначается

F=U–TS.

Внутренняя энергия TS не может перейти в работу. Эта часть энергии называется связанной энергией. Она как бы обесценивается с точки зрения возможности превращения этой части внутренней энергии в механическую работу. Чем больше энтропия, тем больше «обесцененная» часть энергии. В этом смысле энтропию называют мерой «обесценивания» энергии.