Критерии энергии Гельмгольца, характеризующие направленность самопроизвольных процессов

Если T = const или dT = 0, то С увеличением объёма, увеличивается беспорядочное движение молекул, уменьшается работоспособность системы и свободная энергия.

Если V = const или dV = 0, то С увеличением температуры, увеличивается беспорядочное движение молекул, уменьшается работоспособность системы и свободная энергия.

Полный дифференциал функции энергии Гельмгольца – изохорно-изотермический процесс

Если V, T = const или dV, dT = 0, то энергия Гельмгольца в изохорно-изотермических условиях не изменяется (dA = 0) при обратимом и убывает при необратимом процессах (dA ≤ 0) до термодинамического равновесия (обратимости), пока не будет A = A_min , в результате чего будет dA = 0 – закрытая система.

Критерии энергии Гиббса, характеризующие направленность самопроизвольных процессов

Если T = const или dT = 0, то С увеличением давления, энергия Гиббса увеличивается на V единиц

Если p = const или dp = 0, то С увеличением температуры, энергия Гиббса уменьшается на S единиц

Полный дифференциал функции энергии Гиббса – изобарно-изотермический процесс

Если p, T = const или dp, dT = 0, то энергия Гиббса в изобарно-изотермических условиях не изменяется

(dG = 0) при обратимом и убывает при необратимом процессах (dG ≤ 0) до термодинамического равновесия (обратимости), пока не будет G = G_min , в результате чего будет dG = 0 – закрытая система.

Изолированная система

Если U, V = const или dU, dV = 0, то dG ≤ – TdS – SdT

Уравнения Гельмгольца — Гиббса, характеризующие запас свободной

энергии для состояния системы в изотермических условиях

Уравнения Гельмгольца — Гиббса для изменения термодинамических потенциалов

Изменение функций Гельмгольца — Гиббса при протекании реакций

ВОПРОС № 10

Химический потенциал компонента в системе. Его определение. Критерии направленности и равновесия химических реакций.

Химический потенциал ( μ_i ) – та часть энергии Гиббса системы, которая приходится на 1 моль данного вещества, то есть энергия Гиббса 1 моль данного вещества. Он характеризует энергетическое состояние вещества в многокомпонентной системе.

Химический потенциал равен частной производной термодинамического потенциала всей системы при изменении содержания i-го участника на 1 моль и условии постоянства содержания всех других участников и внешних параметров:

p, V, T, n _{i – 1} (кроме одного) – постоянство давления, объёма, температуры, числа молей всех участников.

Определение химического потенциала в компонентах системы:

Однокомпонентная система:

Е сли p, T = const или dp, dT = 0, то

Двухкомпонентная система:

Две величины, раскрывающие физический смысл химического потенциала:

1. Фактор интенсивности ( p, T, E, σ, μ_i ) – химическая энергия μdn определяется произведением химического потенциала на изменение массы. μ_i – фактор интенсивности химической энергии.

2. Фактор экстенсивности ( ёмкости: S, V, q, ρ, n_i ) – две системы с различными потенциалами вступают во взаимодействие, потенциалы выравниваются за счёт изменения массы веществ. μ_i – движущая сила при переходе массы из одной системы в другую с последующим установлением равновесия.

Критерии направленности самопроизвольных процессов и равновесия

химических реакций в открытых системах:

Первый критерий

Если S, V = const или dS, dV = 0, то

Второй критерий

Если S, p = const или dS, dp = 0, то

Третий критерий

Полные дифференциальные термодинамические потенциалы для открытых систем

Если p, T = const или dp, dT = 0, то

Если V, T = const или dV, dT = 0, то

С учётом изменения числа молей участника реакции при dn_i = n_i dξ_i получается, что: