Физическая химия. Килимник А.Б. - 13 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

изотермным потенциалом. Сокращенно – изохорный потенциал. Это название небезукоризненно, так
как F имеет размерность энергии.
Если совершается элементарная работа против сил внешнего давления, то она равна PdV ≤ –
dF.
При постоянном объеме и температуре имеем: dF ≤ 0. Такая система, если на нее действует только
сила давления, вообще никакой работы совершать не будет. Следовательно: в системе сохраняющей по-
стоянными температуру и объем и не подверженной действию никаких сил, кроме сил давления, сво-
бодная энергия Гельмгольца или уменьшается (в самопроизвольном процессе) или остается постоянной
(в равновесии).
Герман Людвиг Фердинанд фон Гельмгольц (1821 – 1894) – немецкий физик и физиолог.
Родился 31 августа 1821 г. в Потсдаме.
Учился в Военно-медицинском институте и университете в Берлине. В 1842 г. получил степень
доктора. Профессор физиологии Кенигсбергского (1849 – 1855), Боннского (1855 – 1858), Гейдельберг-
ского (1858 – 1871) университетов; профессор физики Берлинского университета (1871 – 1888). С
1888 г. президент Физико-технического института (Берлин – Шарлоттенбург).
Сформулировал и математически обосновал (1847) закон сохранения энергии, отметив его всеоб-
щий характер для механических, тепловых, электрических, физиологических и других процессов. Разра-
ботал термодинамическую теорию химических реакций.
Член Петербургской (1868), Берлинской (1871) и других академий наук. В 1873 г. получил медаль
Копли.
Второй закон термодинамики дает критерий самопроизвольности процессов, протекающих в изо-
хорно-изотермных условиях: уменьшение свободной энергии Гельмгольца. Так как любое самопроиз-
вольное изменение системы сопровождается убылью ее исходной энергии, то при наступлении равнове-
сия значение свободной энергии Гельмгольца достигает минимума
dF = 0 или d
2
F > 0.
Перейдем теперь к рассмотрению более важного для практики случая существования системы: P =
const и T = const.
Познакомимся с еще одним свойством системы
G ≡ U – TS + PdV.
Это свойство системы ввел в термодинамику Дж. У. Гиббс. Оно называется свободной энергией
Гиббса или изобарно-изотермным потенциалом. В американской научной литературе, следуя
Г. Льюису, используют термин “свободная энергия”.
Так как
U – TS ≡ F, а U + PdV ≡ H,
то
G ≡ F + PdV и G ≡ H – TS.
Как уже нами упоминалось, полная максимальная работа изотермного процесса равна убыли сво-
бодной энергии Гельмгольца. При постоянном давлении, если полная работа равна сумме максимально
полезной работы и работы расширения системы, можно записать, что
A
T, max
= F
1
– F
2
= (A')
max
+ P(V
2
– V
1
)
или
A'
T, max
= (F
1
+ PV
1
) – (F
2
+ PV
2
).

Страницы