ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИМИ ФУНКЦИЯМИ И ПАРАМЕТРАМИ
ВЗАИМОСВЯЗЬ ЭНЕРГИИ ГИББСА С ДРУГИМИ
1) подставив в уравнение (80) значение энтальпии :
,
получим:
. (82)
Для 1 моль идеального газа , следовательно
.
Из анализа последнего уравнения видно, что если идеальный газ взят при абсолютном нуле температур, то , а и одинаковы.
2) продифференцировав уравнение (82), получим:
.
Так как ,
. (83)
Поскольку изменяется при изменении давления и температуры, т.е. , то и являются собственными параметрами состояния системы энергии Гиббса.
Если : уравнение устанавливает связь с ;
: уравнение устанавливает связь с .
Таким образом, энергия Гиббса является характеристической функцией.
3) запишем уравнение (80) последовательно для исходного (1) и конечного (2) состояния системы в каком-либо изобарно-изотермическом процессе:
; .
вычтем почленно из последнего уравнения предыдущее и получим вторую форму записи уравнения Гиббса – Гельмгольца:
(84) Уравнение Гиббса – Гельмгольца, позволяющее определить возможность протекания изобарно-изотер-мического процесса (применяется чаще, чем первая)
|
|
Перепишем уравнение Гиббса-Гельмгольца (83) в виде:
.
подставим в (83) вместо , и их значения:
; ; .
После подстановки, получим:
(85) уравнение максимальной работы Гиббса-Гельмгольца
Когда прямой ход реакции;
обратный ход реакции;
условие термодинамического равновесия в системе при .
Вывод: есть пять критериев направления самопроизвольного протекания процессов и равновесия в системах (и 4 термодинамические потенциала)
Рис. 9. Изменение энтропии , –, –, –, – потенциалов в ходе процесса: самопроизвольный процесс; --- – несамопроизвольный процесс
Система | Условие самопроизвольного протекания процесса | Условие равновесия | Условие экстремума |
Изолированная | , | ||
Любая | , , , , |