Свободная энергия

Для обратимого процесса dS = , то первое начало термодинамики в этом случае можно записать в виде

TdS = dU + dA (2. 60)

Для изотермического перехода, при котором Т = const, выражение для dA можно представить в виде:

dA = -d(U-TS) (2. 61)

Величина U — TS называется свободной энер­гией термодинамической системы и обозначается F, т.е.

F = U — TS.

С учетом введенных обозначенийуравнение (2.63) можно записать в виде:

dA = -dF. (2. 62)

Это означает, что изменение свободной энергии равно работе, совершенной системой при изотермическом обра­тимом процессе. Свободная энергия является функцией состояния, так как она зависит лишь от внутренней энер­гии, температуры и энтропии, являющихся однозначными функциями состояния.

Из равенства (2.64) следует, что работа при обратимом изотермическом переходе определяется не разностью вну­тренних энергий, а разностью свободных энергий системы в двух состояниях, между которыми совершается переход. Величина TS не может быть превращена в работу, т.е. использована полезно. Она называется связанной энергией; обозначив ее через G, получим

U – G = F, или U = F+G, (2. 63)

Дата добавления: 2014-01-14