Физико-химическое моделирование в нефтегазовой геохимии. Часть 1. Теория и методология физико-химического моделирования. Бычинский В.А - 30 стр.

UptoLike

Рубрика: 

– 30 –
ìóëà ñâîáîäíîé ýíåðãèè Ãåëüìãîëüöà èìååò âèä:
A = UTS. (2.9)
Ýíåðãèÿ Ãåëüìãîëüöà ÿâëÿåòñÿ ýíåðãåòè÷åñêîé ôóíêöèåé ñèñ-
òåìû, ïîääåðæèâàåìîé ïðè çàäàííîé òåìïåðàòóðå. Åå èçìåíåíèå
îïðåäåëÿåò ìàêñèìàëüíîå êîëè÷åñòâî ðàáîòû, êîòîðóþ ñèñòåìà
ìîæåò ñîâåðøèòü íàä îêðóæàþùåé ñðåäîé. Â ñîñòîÿíèè ðàâíîâå-
ñèÿ íèêàêàÿ ðàáîòà íåâîçìîæíà è
dA = 0. (2.10)
Äåéñòâèòåëüíî, ìàêñèìàëüíîìó õàîñó (S) èçîëèðîâàííîé ñèñ-
òåìû ñîîòâåòñòâóåò ìèíèìàëüíîå ñîäåðæàíèå ñâîáîäíîé (ïîëåçíîé)
ýíåðãèè â åå ÷àñòÿõ.
Ïðè èçó÷åíèè ïðîöåññîâ, â õîäå êîòîðûõ îäíîâðåìåííî ïîä-
äåðæèâàþòñÿ ïîñòîÿííûìè T è P, óäîáíî èñïîëüçîâàíèå ñâîáîäíîé
ýíåðãèè Ãèááñà:
G = A + PV = HTS. (2.11)
 äàííîì ñëó÷àå ðàáîòà ñèñòåìû îïðåäåëÿåòñÿ èçìåíåíèåì
G, à ñîñòîÿíèþ ðàâíîâåñèÿ ñîîòâåòñòâóåò ìèíèìàëüíîå çíà÷åíèå
ýòîé ôóíêöèè.
Äàëüíåéøàÿ äåòàëèçàöèÿ ñèñòåìû òåðìîäèíàìè÷åñêèõ âåëè-
÷èí è ïîíÿòèé ñâÿçàíà ñ íåîáõîäèìîñòüþ äèôôåðåíöèðîâàííîãî
àíàëèçà êà÷åñòâåííî ðàçëè÷íûõ òèïîâ ðàáîò, êîòîðûå ìîãóò ïðîèç-
âîäèòüñÿ òåðìîäèíàìè÷åñêèìè ñèñòåìàìè íàä îêðóæàþùåé ñðåäîé.
Êëþ÷åâûì çäåñü ÿâëÿåòñÿ ïîíÿòèå ïîòåíöèàëà.
Ïîòåíöèàë – ýòî ôóíêöèÿ ñîñòîÿíèÿ, âñëåäñòâèå èçìåíåíèÿ
êîòîðîé ñèñòåìîé ñîâåðøàåòñÿ ñîîòâåòñòâóþùèé âèä ðàáîòû.
Ïîòåíöèàëû ÿâëÿþòñÿ ïðîèçâîäíûìè îò ýíåðãèè, ðàñõîäóå-
ìîé íà ñîâåðøåíèå ñîîòâåòñòâóþùåãî âèäà ðàáîòû ïî èçìåíÿþùåé-
ñÿ â ïðîöåññå ýòîé ðàáîòû âåëè÷èíå (êîîðäèíàòå). Òàê æå, êàê è äëÿ
ýíåðãèè, äëÿ ïîòåíöèàëîâ ôèçè÷åñêèé ñìûñë èìåþò íå àáñîëþò-
íûå çíà÷åíèÿ, êîòîðûå íåâîçìîæíî óñòàíîâèòü, à ðàçíîñòè çíà÷å-
íèé ìåæäó ðàçëè÷íûìè ñîñòîÿíèÿìè. Äëÿ îäíîãî èç ñîñòîÿíèé çíà-
÷åíèÿ ýíåðãåòè÷åñêèõ ôóíêöèé ìîæíî ïðèíÿòü ðàâíûìè íóëþ.
Õèìè÷åñêàÿ òåðìîäèíàìèêà èñïîëüçóåò ïîíÿòèå õèìè÷åñêî-
ãî ïîòåíöèàëà
                              – 30 –
ìóëà ñâîáîäíîé ýíåðãèè Ãåëüìãîëüöà èìååò âèä:
                           A = U – TS.                        (2.9)
      Ýíåðãèÿ Ãåëüìãîëüöà ÿâëÿåòñÿ ýíåðãåòè÷åñêîé ôóíêöèåé ñèñ-
òåìû, ïîääåðæèâàåìîé ïðè çàäàííîé òåìïåðàòóðå. Åå èçìåíåíèå
îïðåäåëÿåò ìàêñèìàëüíîå êîëè÷åñòâî ðàáîòû, êîòîðóþ ñèñòåìà
ìîæåò ñîâåðøèòü íàä îêðóæàþùåé ñðåäîé. Â ñîñòîÿíèè ðàâíîâå-
ñèÿ íèêàêàÿ ðàáîòà íåâîçìîæíà è
                             dA = 0.                        (2.10)
      Äåéñòâèòåëüíî, ìàêñèìàëüíîìó õàîñó (S) èçîëèðîâàííîé ñèñ-
òåìû ñîîòâåòñòâóåò ìèíèìàëüíîå ñîäåðæàíèå ñâîáîäíîé (ïîëåçíîé)
ýíåðãèè â åå ÷àñòÿõ.
      Ïðè èçó÷åíèè ïðîöåññîâ, â õîäå êîòîðûõ îäíîâðåìåííî ïîä-
äåðæèâàþòñÿ ïîñòîÿííûìè T è P, óäîáíî èñïîëüçîâàíèå ñâîáîäíîé
ýíåðãèè Ãèááñà:
                       G = A + PV = H – TS.                 (2.11)
       äàííîì ñëó÷àå ðàáîòà ñèñòåìû îïðåäåëÿåòñÿ èçìåíåíèåì
G, à ñîñòîÿíèþ ðàâíîâåñèÿ ñîîòâåòñòâóåò ìèíèìàëüíîå çíà÷åíèå
ýòîé ôóíêöèè.
      Äàëüíåéøàÿ äåòàëèçàöèÿ ñèñòåìû òåðìîäèíàìè÷åñêèõ âåëè-
÷èí è ïîíÿòèé ñâÿçàíà ñ íåîáõîäèìîñòüþ äèôôåðåíöèðîâàííîãî
àíàëèçà êà÷åñòâåííî ðàçëè÷íûõ òèïîâ ðàáîò, êîòîðûå ìîãóò ïðîèç-
âîäèòüñÿ òåðìîäèíàìè÷åñêèìè ñèñòåìàìè íàä îêðóæàþùåé ñðåäîé.
Êëþ÷åâûì çäåñü ÿâëÿåòñÿ ïîíÿòèå ïîòåíöèàëà.
      Ïîòåíöèàë – ýòî ôóíêöèÿ ñîñòîÿíèÿ, âñëåäñòâèå èçìåíåíèÿ
êîòîðîé ñèñòåìîé ñîâåðøàåòñÿ ñîîòâåòñòâóþùèé âèä ðàáîòû.
      Ïîòåíöèàëû ÿâëÿþòñÿ ïðîèçâîäíûìè îò ýíåðãèè, ðàñõîäóå-
ìîé íà ñîâåðøåíèå ñîîòâåòñòâóþùåãî âèäà ðàáîòû ïî èçìåíÿþùåé-
ñÿ â ïðîöåññå ýòîé ðàáîòû âåëè÷èíå (êîîðäèíàòå). Òàê æå, êàê è äëÿ
ýíåðãèè, äëÿ ïîòåíöèàëîâ ôèçè÷åñêèé ñìûñë èìåþò íå àáñîëþò-
íûå çíà÷åíèÿ, êîòîðûå íåâîçìîæíî óñòàíîâèòü, à ðàçíîñòè çíà÷å-
íèé ìåæäó ðàçëè÷íûìè ñîñòîÿíèÿìè. Äëÿ îäíîãî èç ñîñòîÿíèé çíà-
÷åíèÿ ýíåðãåòè÷åñêèõ ôóíêöèé ìîæíî ïðèíÿòü ðàâíûìè íóëþ.
      Õèìè÷åñêàÿ òåðìîäèíàìèêà èñïîëüçóåò ïîíÿòèå õèìè÷åñêî-
ãî ïîòåíöèàëà