Применение термодинамических потенциалов как критерия направленности процесса

Применение термодинамических потенциалов как критерия направленности процесса

Применение термодинамических потенциалов как критерия направленности процесса

При выводе системы уравнения Максвелла: для термодинамически обратимых процессов:

(6) /\Gp.t=0, /\Fv,t=0, /\Uv,s=0, /\Hp,v=0,

2ой закон термодинамики dS>=dQ/T.

1ый закон термодинамики dQ=dU=dA

Для термодинамически необратимых процессов согласно второму закону термодинамики:

(7) /\Gp,t<0, /\Uv,s<0, /\Hp,v<0, /\Fv,t<0

Вместо (7) и (8): /\Gp,t<=0, /\Uv,s<=0, /\Hp,v<=0, /\Fv,t<=0.

Таким образом, термодинамические потенциалы уменьшаются при необратимых процессах и остаются постоянными при обратимых.

Тогда можно записать:

/\Hp,s=0- условие равновесия p,s- процесса

/\Hp,s<0- условие возможности p,s- процесса

/\Gp,t=0- условие равновесия p,t- процесса

/\Gp,t=0- условие возможности p,t- процесса

/\Fv,t=0- условие равновесия V,T- процесса

/\Fv,t=0- условие возможности V,T процесса

Движущая сила химического процесса- стремление реакционной смеси к уменьшению термодинамического потенциала. В химии такое стремление называют хим.сродством. Мера химического сродства максимально полезная работа A`max.

Для обратимых процессов

dU=TdS-dA`max-PdV.

dUv,s=0- условие равновесия

Для необратимых процессов

dS>dQ/T то есть dUv,s<0- самопроизвольный необратимый процесс

dQ<TdS

Для изолированных систем: /\S- критерий:/\S->max.

Для неизолированных систем: /\G, /\H, /\F, /\U- критерий: /\G, /\H, /\F, /\U->min

(.)А равновесное состояние, -> пусть самопроизовльного термодинамически необратимого процесса.

Самопроизвольные процессы идут в сторону уменьшения соответствующих термодинамических потенциалов. в сторону увеличения потенциалов процесс может идти только принудительно.

Например, прцоесс при P,T=const

A(Ga)-><-B(Gb)

/\G=Ga-Gb>0- самопроизвольно протекает обратный процесс B->A

Термодинамические потенциалы как критерии интенсивности

При равновесии /\Gp,t=0

Чем дальше система от состояния равновесия, тем больше изменение термодинамического потенциала отличается от нуля, тем больше стремление системы к равнвоесию, тем интенсивнее может идти процесс.

Большая величина изменения потенциала говорит о том, что процесс ожжет протекать в форме взрыва.

Все характеристические функции являются свойствами системы при любых условиях, но возможность и направленность процесса они определяют только при постоянстве 2х соответствующих параметров.

Связь между термодинамическими потенциалами в явном виде

При выводе системы уравнений Максвелла получены уравнения, показывающие связь между термодинамическими потенциалами в явном виде.

H=U+PV, U=F+TS, F=U-TS, G=U-TS+PV

Из 2х последних уравнений следует:

G=F+PV, H=F+TS+PV, H=G+TS, G=H-TS (уравнение Гиббса)

Дата добавления: 2014-01-07