Критерии оценки направления самопроизвольного протекания процессов

Критерий оценки	Ограничения	Условие равновесия	Условие протекания самопроизвольного процесса
Энтропия S	Изолированная система	Δ S = 0, S = S max	Δ S > 0
Изобарно-изотермический потенциал G	р,Т = const	Δ G = 0, G = G min	Δ G < 0
Изохорно-изотермический потенциал F	V, Т = const	Δ F = 0, F = F min	Δ F < 0

Изменение соответствующего термодинамического потенциала в ходе какого-либо процесса, протекающего при температуре Т, вычисляют по уравнению Гиббса-Гельмгольца:

– для изобарно-изотермического процесса

D G_T = D H_T – T D S_T

, (9)

– для изохорно-изотермического процесса

D F_T = D U_T – T D S_T

. (10)

D H и D U – изменение полной энергии в системе при р = const и V = const соответственно; D G и D F – энергия, которая связана с производством полезной работы; T D S – энергия, которая перешла в энергию хаотичного (теплового) движения частиц, вследствие чего она уже не может перейти в работу. Поэтому D G и D F называют еще свободной энергией, а T D S – связанной энергией.

Легко установить связь между D G и D F. Вычитая из уравнения (9) уравнение (10), и учитывая, что D U = D Н – D nRT, получим:

Термодинамические потенциалы могут играть роль характеристических функций. Это значит, что с помощью их производных можно выразить свойства системы, необходимые для ее характеристики.

Например, изобарно-изотермический потенциал является функцией двух параметров – давления и температуры, т.е.

.

Запишем dG в виде суммы частных производных

.

Учитывая, что

,

получаем:

Дата добавления: 2014-01-07