Свободная энергия Гиббса

Свободная энергия Гельмгольца.

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

Использование DS 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:

dF_V,Т ≤ 0; (25)

dG_р,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

dF_V.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

dG_р,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.

Дата добавления: 2014-01-06