Свободная энергия Гельмгольца. Свободная энергия Гиббса - Систематика химических элементов

Химические процессы обычно протекают либо при постоянном объеме и температуре (закрытые системы), либо при постоянном давлении и температуре (открытые системы).

Использование S в качестве критерия равновесия и направления процесса в таких системах крайне неудобно. Но с помощью энтропии можно вычислить другие термодинамические функции, которые являются более подходящими критериями оценки состояний системы.

Функции F и G получили названия соответственно Свободной энергии Гельмгольца (изохорно-изотермического потенциала) и Свободной энергии Гиббса (изобарно-изотермического потенциала).

F и G являются функциями состояния, так как выражаются только через функции состояния. Эти функции могут быть использованы как критерии равновесия и направления процесса в системе:

DFV, Т ? 0; (25)

DGР, T ? 0. (26)

Из выражения (25) следует, что энергия Гельмгольца системы остается постоянной для обратимых процессов и уменьшается для необратимых.

Равновесное состояние системы описывается выражением

DFV, Т = 0, (27)

Т. е. в состоянии равновесия при постоянном объеме и температуре функция F имеет минимум.

Аналогично, из неравенства (21) следует, что энергия Гиббса остается постоянной для обратимых процессов и уменьшается для необратимых

DGР, T = 0. (28)

Условием равновесия системы является выражение (28), из которого следует, что состоянию равновесия при постоянном давлении и температуре отвечает минимум энергии Гиббса.

Изменение трех критериев равновесия и направления процесса в системе, а именно S, F и G, можно изобразить следующим образом:

Рис. 13

В состоянии равновесия энтропия максимальна, а свободные энергии Гельмгольца и Гиббса имеют минимум.

Похожие статьи




Свободная энергия Гельмгольца. Свободная энергия Гиббса - Систематика химических элементов

Предыдущая | Следующая