(F) ΔS>0 – самопроизвольный процесс возможен
F=f(V,T) – изохорно-изотермический потенциал.
данная функция позволяет определить термодинамическую возможность протек реакции в неизолированной системе.
TdS=dU+dA (dA=pdV) (2)
δAv=TdS-dU (3)
Для нахождения конечной величины работы уравнения (3) интегрируют:
Av=T*(S2-S1)-(U2-U1)
Av=TS2-TS1-U2+U1
Av= -[(U2-TS2) - (U1-TS1)]
U-TS=F
F=U-TS (4)
Av= - (F2-F1)= -ΔF
Av= -ΔF (5)
Работа в изохорно-изометрическом процессе определяется убылью энергии Гельмгольца.
Физический смысл ф-ии (F) рассмотрим о ур-ю (4).
Ф-я (F) представляет собой часть внутренней энергии U, которая затрачивается на совершение полезной работы, другая часть внутренней энергии (TS) полезной работы в системе не совершает (называется связанной энергией, которая затрачивается на нагрев окружающей среды)
Т.к. по уравнению (4) внутренняя энергия, температура и энтропия (U,T,S) является функцией состояния системы, то и F будет:
dF ΔF=F2-F1
F=U-TS (1)
Определим по функции F параметры энергии Гельмгольца, для этого запишем уравнение (1), продифференцируем (1) по всем видам переменных:
dF=dU-TdS-SdT (2)
TdS=dU+pdV(3)
dU= TdS+pdV (4)
Подставим (4) в (2):
dF = TdS – pdV = TdS – SdT
dF= -pdV-SdT (5)
dF= -Sd T- pdV
(5) – расчётная энергия Гельмгольца.
Определяем параметры системы для энергии Гельмгольца.
dF= -pdV – SdT
Давление в системе является мерой убыли энергии (F) при увеличении объёма системы в изотермическом процессе.
Энтропия системы является мерой убывания энергии F при увеличении температуры в изохорном процессе
Если:
- dF<0, ΔF<0 – то для такой реакции физический процесс самопроизвольно в неизолированной системе будет термодинамически возможен.
- dF>0, ΔF>0 – то для такой реакции физический процесс самопроизвольно в неизолированной системе будет термодинамически не возможен.
- dF=0, ΔF=0 – состояние равновесия.
