СВОБОДНАЯ ЭНЕРГИЯ ГЕЛЬМГОЛЬЦА И СВОБОДНАЯ ЭНЕРГИЯ ГИББСА, СВЯЗЬ МЕЖДУ НИМИ. ИЗМЕНЕНИЕ ЭНЕРГИИ ГЕЛЬМГОЛЬЦА И ЭНЕРГИИ ГИББСА В САМОПРОИЗВОЛЬНЫХ ПРОЦЕССАХ.

Большинство реальных процессов происходит в неизолированных системах, где ∆S как критерий применяться не может.

I. Изохорный процесс (V = const)

• Энергия Гельмгольца:

U = Fсвоб + Fсвяз è Fсвоб = U – Fсвяз

Fсвяз = Q

Можно определить только изменение Fсвоб:

∆F = ∆U – T*∆S

∆F – критерий направленности изохорного процесса

A > 0

В ТД положительной считается работа, совершенная самой системой.

Если открыть сосуд с газом, то газ выходит самопроизвольно из сосуда (+А); чтобы обратно поместить газ – статическое давление (-А)

Fсвоб превращается в работу: A >0; A = -∆F; ∆F<0

За счет понижения ∆F возрастает совершенная работа.

В изохорно-изобарных процессах самопроизвольно идут процессы в сторону понижения свободной энергии Гельмгольца.

Если A<0 и ∆F<0 – такой процесс термодинамически невозможен.

II. Изобарный процесс (P = const):

Qv = ∆U ---------> F = U – T*S ------------> ∆G = ∆H – T*S

Формула для свободной энергии Гиббса:

∆G = ∆H – T*∆S

Абсолютное значения определить нельзя. определяют только ее изменение.

• Критерии направленности изобарно-изотермического процесса:

- Если A>0, то ∆G<0 (т.к. А = -∆G)

Изобарно-изотермические процессы идут самопроизвольно в сторону уменьшение свободной энергии Гиббса.

- если A<0, то ∆G<0 – процесс термодинамически невозможен

Свободная энергия Гиббса – изобарно-изотонический потенциал

Свободная энергия Гельмгольца – изохорно-изотонический потенциал

∆G используется чаще, чем ∆F, т.к. большинство процессов идут при постоянном давлении.

Если процесс является химически обратимой реакцией, то тогда при постоянном объеме ∆F = 0 – состояние химического равновесия – процесс идет в сторону понижения ∆F, а перелом его протекания является минимальное значение F, после которого F перестает изменяться (∆F = 0)

В изобарном процессе ∆G = 0 – процесс идет в сторону понижения свободной энергии Гиббса (∆G <0). Перелом его протекания является достижение минимального значения G, после чего G перестает изменяться (∆G=0). Состояние химического равновесия.

УСЛОВИЕМ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЙ ВОЗМОЖНОСТИ ПРОЦЕССА ЯВЛЯЕТСЯ:

1. Изохорно-изотермический процесс      ∆F≤0

2. Изобарно-изотермический процесс     ∆G≤0