Термодинамические потенциалы

По изменению энтропии можно сделать вывод о направлении и границах хода процессов только в изолированных системах. Для закрытых систем используют термодинамические потенциалы: энергию Гиббса G (изобарно-изотермический потенциал), которую определяют по формуле:

G = Н – ТS

и энергию Гельмгольца F (изохорно-изотермический потенциал), которая выражается уравнением:

F = U – ТS.

Энергия Гельмгольца характеризует способность системы выполнять роботу и определяет ту часть энергии, которая в изохорно-изотермическом процессе превращается в работу.

Изохорный и изобарный потенциалы являются функциями состояния системы. Их используют для определения направления хода процесса при условиях термодинамического равновесия. Абсолютные величины термодинамических параметров неизвестны, поэтому в вычислениях используют их изменение (∆F и ∆G).

Если ∆F и ∆G равняются нулю, то система находится в состоянии равновесия. Когда ∆F < 0 и ∆G < 0, то процесс может происходить самостоятельно с превращением энергии в полезную работу. В случае, когда ∆F > 0 и ∆G > 0, изменение состояния системы происходит только при использовании внешней работы.

Условием самостоятельного протекания химических процессов является рост энтропии и уменьшение энергии Гиббса, а условием термодинамического равновесия – максимальное значение энтропии и минимальное значение энергии Гиббса.

Да еще нужно отметить, что в изолированной системе запас энергии является величиной постоянной, в открытой системе энергия может расти, уменьшаться или оставаться без изменения. Энергия Гиббса для самопротекаемых процессов, которые происходят при постоянных температуре и давлении, всегда уменьшается.