На головну

Вільна енергія і потенціал Гіббса. Кількість речовини і хімічний потенціал

  1.  A) З однаковою кількістю команд, однаковими длительностями микроопераций і змінним положенням початку «бульбашки» в конвеєрі.
  2.  A. Вільна енергія дорівнює 0, зміна ентропії прагне до мінімально можливого значення, спостерігаються потоки енергії і речовини в навколишнє середовище і назад.
  3.  B. Чисельні значення різниці потенціалів в будь-який момент часу.
  4.  C. Різниця потенціалів, що виникає між внутрішньою і зовнішньою сторонами мембрани, виміряна в стані фізіологічного спокою.
  5.  F05 Делирий, не обумовлений алкоголем і іншими психоактивними речовинами.
  6.  F55 Зловживання речовинами, що не викликають залежності.
  7.  II. Будова і хімічний склад хромосом еукаріотичної клітини

У стані термодинамічної рівноваги система може бути описана аддитивними функціями стану, які називаються термодинамічними потенціалами. Це опис буде повним, якщо вони задані як функції природних незалежних змінних.

Якщо внутрішню енергію системи розглядати як функцію
U(S, V) Ентропії і обсягу, то її елементарне прирощення в довільному рівноважному процесі можна уявити повним диференціалом

dU = dS + dV. (9.1)

Порівняємо цей вираз з основним термодинамічних тотожністю:

dU = TdS - PdV, (9.2)

Якщо відома залежність U(S, V), То температура і тиск можуть бути знайдені як приватні похідні цієї функції:

T = , P = -  . (9.3)

Отже, внутрішня енергія U(S, V), Що розглядається як функція ентропії і обсягу, являє собою термодинамічний потенціал. Зміна внутрішньої енергії в ізохоричному процесі одно отриманої системою теплоту.

Можна ввести також і інші функції, які будуть термодинамическими потенціалами. ентальпія визначається формулою:

H = U + PV. (9.4)

Її диференціал дорівнює

dH = dU + PdV + VdP = TdS + VdP. (9.5)

Якщо відома залежність ентальпії від ентропії і тиску, то температура і обсяг можуть бути знайдені як

T = , V =  . (9.6)

Зміна ентальпії в изобарном процесі одно отриманої теплоті.

якщо визначити вільну енергію системи як

F = U - TS, (9.7)

то її диференціал (приріст в рівноважному процесі) буде дорівнює

dF = dU - TdS - SdT = - SdT - PdV. (9.8)

Звідси видно, що природними змінними для вільної енергії
F(T, V) Будуть температура і об'єм, а ентропія і тиск можуть бути знайдені як похідні цього потенціалу:

S = - ; P = -  . (9.9)

Зміна вільної енергії в ізотермічному процесі дорівнює роботі, досконалої над системою.

термодинамічний потенціал Гіббса визначається як

G = F + PV = U - TS + PV. (9.10)

Приріст цієї функції в рівноважному процесі дорівнює

dG = dF + PdV + VdP = - SdT + VdP. (9.11)

Якщо відома залежність потенціалу Гіббса від температури і тиску:
G(T, P), То ентропія і об'єм системи виражаються похідними:

S = - ; V =  . (9.12)

Потенціал Гіббса не змінюється в процесах при постійній температурі і постійному тиску.

Системи зі змінним числом частинок. Якщо мати на увазі такі процеси, як випаровування, плавлення або хімічні реакції, то в число термодинамічних змінних необхідно включити і число частинок системи.

Потенціал Гіббса однорідної системи з постійним числом частинок є адитивною, т. Е пропорційної числу частинок N (В феноменологічної термодинаміки кількості речовини n), функцією інтенсивних змінних T и P. Тому для систем зі змінним числом частинок його можна записати у вигляді добутку

G(T, P, N) = N m (T, P), (9.13)

де m (T, P) - Інтенсивна функція інтенсивних змінних T и P, звана хімічним потенціалом. Збільшення потенціалу Гіббса в разі змінного числа частинок має вигляд

dG = Ndm + mdN = - SdT + VdP + mdN. (9.14)

Крім потенціалу Гіббса G(T, P, N) Для однорідних систем зі змінним числом частинок можна ввести і інші адитивні функції, мають розмірність енергії. Приріст вільної енергії (F = G - PV) Системи зі змінним числом має вигляд

dF = dG - PdV - VdP = - SdT - PdV + mdN. (9.15)

Аналогічно, збільшення внутрішньої енергії U(S,V,N) одно

dU = dF + TdS + SdT = - TdS - PdV + mdN. (9.16)

Великий термодинамічний потенціал визначається як

W = - PV = F - G = F - Nm. (9.17)

Приріст великої термодинамічної потенціалу в рівноважному процесі можна записати у вигляді

dW = dF - Ndm - mdN = - SdT - PdV - Ndm. (9.18)

Звідси видно, що з функції W (T,V, M) можна визначити термодинамічні величини:

S = - ; P = - ; N = -  . (9.19)

 




 Теплоємність. Рівняння стану. Заміна незалежних змінних |  Фаза. Рівновага між фазами чистого речовини |  Крива рівноваги фаз. Рівняння Клапейрона-Клаузіуса |  Потрійна точка. Фазові переходи 1-го і 2-го роду |  Критичний стан речовини. Закон відповідних станів |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати