Энтропия. Энергия Гиббса

Для описания состояния системы, состоящей из большого количества мельчайших частиц (атомов, молекул и др.), необходимо учитывать количество микросостояний (W), посредством которых может быть реализована данная система. Так как количество микросостояний имеет большую величину, на практике пользуются её логарифмом. Эту величину называют энтропией и обозначают S. Отсюда:

S = k·lgW (8.4)

где k – коэффициент пропорциональности (постоянная Больцмана),

W – число микросостояний, соответствующих данной системе.

Энтропия также является функцией состояния, её размерность .

В изолированной системе самопроизвольно могут протекать только такие реакции или фазовые переходы, которые ведут к увеличению неупорядоченноности системы, т.е. к увеличению энтропии, поэтому энтропию часто определяют как меру беспорядка системы.

В отличие от внутренней энергии и энтальпии для энтропии известны абсолютные значения. Это стало возможным благодаря постулату Планка – энтропия любого простого вещества при 0 К принята условно равной нулю.

При повышении температуры энтропия возрастает. В общем виде зависимость S от Т приведена на рисунке 8.1 из которого видно, что в случае фазовых переходов (плавление, кипение, конденсация и т.д.) изменение энтропии происходит скачкообразно. Изменение энтропии при стандартных условиях обозначается ΔS0298. Для простых веществ ΔS0298 будет больше 0.

Рисунок 8.1 Изменение энтропии при нагревании

Движущая сила процесса скла­дывается из двух сил: стремления к упорядочению (DН) и стремления к беспорядку (TDS). При p и T = const общую дви-

жущую силу процесса называют изобарно-изотермическим потенциалом или энергией Гиббса (DG) и вычисляют по формуле

DG = DH - TDS. (8.5)

При стандартных условиях энергия Гиббса обозначается ΔG0298. Энергия Гиббса также являет­ся функцией состояния, поэтому для расчетов её можно применять закон Гесса и его следствия. Вычислив изменение DG в ходе процесса, можно сделать следующие выводы:

DG < 0 – самопроизвольно протекает прямой процесс,

DG > 0 – самопроизвольно протекает обратный процесс,

DG = 0 – состояние равновесия.

При p и T = const общую движущую силу процесса называется изохорно-изотермическим потенциалом или энергией Гельмгольца (DF)

D F= DU - TDS. (8.6)

Термодинамические величины (U, Н, S, G, F) являются функциями состояния, поэтому изменение их в ходе процесса можно вычислить, используя закон Гесса и его следствия. При решении задач следует учитывать, что, как правило, ΔU, DН, DG и DF выражают в кДж, а S– в Дж/К.








Дата добавления: 2015-08-21; просмотров: 1346;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.003 сек.