14. Свободная энергия Гиббса. Условия самопроизвольного протекания процессов в изобарно-изотермических условиях.

Разность (H-TΔS) называют энергией Гиббса системы и обозначают буквой ΔG. Энергия Гиббса термодинамическая функция состояния системы. Изменение энергии Гиббса

ΔG=ΔH-TΔS. (5.13)

Энергия Гиббса химической реакции характеризует направление и предел самопроизвольного протекания реакции в условиях постоянства температуры и давления. В изобарно-изотермических – идет если G<= 0.

Как видно, тепловой эффект химической реакции включает в себя две части. Первая часть (первый член этого уравнения) ΔG равна максимальной работе W_р^мах, которую может совершить система при равновесном проведении процесса в изобарно-изотермических условиях. Следовательно, изменение энергии Гиббса реакции - это часть энергетического эффекта химической реакции, которую можно превратить в работу:

-ΔG_т=W_р^мах (5.14)

Поскольку изменение энергии Гиббса реакции можно превратить в работу, то ее также называют свободной энергией.

Второй член правой части уравнения (энтропийный фактор) представляет собой часть энергетического эффекта, которую можно превратить в теплоту, рассеивающуюся в окружающую среду. Поэтому энтропийный фактор TΔS называют связанной энергией.

Изменение энергии Гиббса служит критерием самопроизвольного протекания химической реакции при изобарно-изотермиче-ских процессах. Химическая реакция принципиально возможна, если энергия Гиббса (системы) уменьшается, т.е.

ΔG<0. (5.15)

Уравнение (5.15) является условием возможности самопроизвольного течения реакции в прямом направлении.

Химическая реакция не может протекать самопроизвольно, если энергия Гиббса системы возрастает, т.е.

ΔG>0. (5.16)

Уравнение (5.16) является условием невозможности самопроизвольного течения реакции в прямом направлении. Это же уравнение служит термодинамическим условием возможности самопроизвольного протекания обратной реакции. Наконец, если

ΔG=0, (5.17)

то реакция может протекать как в прямом, так и в обратном направлениях, т.е. реакция обратима.

15.Энергия Гельмгольца. Условия самопроизвольного протекания процессов в изохорно-изотермических условиях.

Разность (U-TS) называют энергией Гельмгольца системы и обозначают F. Энергия Гельмгольца также является термодинамической функцией состояния системы. Изменение энергии Гельмгольца ΔF=ΔU-TΔS.

DeltaF характеризует направление и предел самопроизвольного течения реакции в изохорно-изотермических условиях.

Условия: В изохорно-изотермических – идет если F<= 0

Максимальная работа W_ν^мах, которую может совершить система при равновесном поведении процесса в изохорно-изотермических условиях, равна Энергии Гельмгольца системы ΔF:

W_ν^мах=- ΔF_т

Изменение энергии Гельмгольца равно:

ΔF=ΔU-TΔS

Изменение энергии Гельмогольца характеризует направление и предел самопроизвольного течения химической реакции при изохорно-изотермических условиях, которое возмож­но при соблюдении неравенства

ΔF<0.

Соотношение между термодина мическими функциями состояниясистемы представлено на рис. 5.4.