Термодинамические потенциалы

На практике используются системы закрытые либо открытые. Следовательно, необходим вывод критерия, который бы отвечал двум требованиям:

1) позволял прогнозировать направление протекания процесса в любых условиях его проведения;

2) его можно было вычислить исходя из термодинамических характеристик системы.

В качестве подобного критерия была разработана система термодинамических потенциалов.

Термодинамический потенциал – максимальная работа, которую может совершить система при обратимом протекании процесса в данных условиях.

Тогда если система совершает по ходу процесса работу, меньшую, чем максимальная, то такой процесс идет самопроизвольно: или состояние равновесия .

Для вывода термодинамических потенциалов используют формулу, объединяющую первый и второй закон термодинамики:

где  - это количество теплоты, выраженное через энтропию.

При V,T = const

Термодинамическая функция

F=U – TS

называется функцией Гелъмголъца, или изохорно-изотермическим потенциалом. Поскольку эта функция образована из функций состояния U и S, она также является функцией состояния. Очевидно, что для протекания процесса необходимо условие , а для равновесия .

Таким образом, с приближением системы к состоянию равновесия изохорно-изотермический потенциал убывает, достигая минимума в состоянии равновесия.

При Р,T = const W = 0.

Термодинамическая функция

G = H – TS

называется функцией Гиббса, или изобарно-изотермическим потенциалом. Поскольку эта функция образована из функций состояния U и S, она также является функцией состояния. Очевидно, что для протекания процесса необходимо условие , а для равновесия .

Химическое равновесие