Helmholtz energia - studopediya
Emlékezzünk, hogy a termodinamika második törvénye meghatározza a kritériumokat samoproiz egy szabad áramlású eljárásokra izolált rendszerek. Azonban, hasonló körülmények között (hiányában környezeti és energia transzfer szert) realizálódik viszonylag ritkák. Ezért fontos, hogy fogalmazzon ilyen kritériumok zárt rendszerekben, ahol lehetséges, hogy kicseréljék az energia a környezettel. Ehhez meg kell határozni, két új funkciót az állam - a Helmholtz energia és Gibbs.
A munkafolyamat általában, mint már említettük, függ a folyamat útját. A munka nem egyensúlyi folyamat kevesebb, mint a munka egyensúlyi folyamat között előforduló azonos kezdeti és végső állapotát a rendszer. Valójában alapján az első főtétele egyenlet (I, 7a) és egyenlet (II, 17), megkapjuk az általános esetben:
# 948; W = dQ - dU £ TdS - dU (III, 1)
Az érték a jobb oldali az egyenlet nem függ az egyensúlyi vagy kiegyensúlyozatlan folyamatot. Abban az esetben egyensúlyi folyamat:
A nem-egyensúlyi folyamat:
dW Összehasonlítva egyenlet (III, 2) és a (III, 3), kapjuk: Így a működését az egyensúlyi folyamat maximális. Maximális munka nem függ az utat, és határozza meg, csak a kezdeti és végső állapotát a rendszer. Ily módon, amikor az S = const (egyensúlyi adiabatikus folyamat) t. e. A legnagyobb érték változása határozza meg, amelynek során a belső energia a rendszer. Integrálása egyenlet állandó T (III, 2), kapjuk: A kifejezések Zárójelben a funkciók a rendszer állapotáról. Bevezetésével az egyenletben (III, 6) a kijelölési F º U - TS (III, 7) kapjuk (T = const) ahol F - állami funkció úgynevezett Helmholtz energia (jelenleg jelölésére Helmholtz energiát is használják szimbólum A). Így, a maximális működő izochor-izoterm egyensúlyi folyamatok az az energia veszteség a Helmholtz rendszer. Átírása egyenlet (III, 3) formájában Meg lehet tekinteni a belső energia, mint amely két részből áll - a szabad energia F és kapcsolódó energetikai TS. Csak egy része a belső energia - szabad energia, hogy a rendszer biztosítja a külső T = const. fordulhat a munka (ennek az a feltétele átalakulás egyensúlyi folyamat, egy egyensúlyi folyamat szabad energia halad részben vagy teljes egészében hővé). Egy másik része a belső energia - az energia kapcsolódó - változó rendszer, ha T = const. Ez nem működik, és csak megy hővé. Az entrópia tehát a kapacitás faktor az energiával kapcsolatos. Olyan eljárásokhoz, amelyekben a hőmérséklet-változás (T const), elosztjuk a belső energia a szabad és a kötött nem lehet elvégezni, és ezért maguknak a kifejezéseknek nincs közös értéket. Ezért fogjuk használni az F függvény az úgynevezett Helmholtz energiát. A teljes eltérés az F funkció úgy állíthatjuk elő, differenciáló egyenlettel (III, 7): Összehasonlítva ezt a egyenlet egyenleteket (III, 2) és a (III, 3), megkapjuk a általános formája: dF £ -SdT - DW (III, 10) Hely T = const Az expressziós (III, 12) tükrözik a már ismert számunkra a helyzet a munka nem egyensúlyi folyamat kevesebb munkát egyensúlyi folyamat. Ha az egyensúlyi eljárást úgy hajtjuk végre egyetlen munka expanziós (DW = PDV), majd egyenlet (III, 10), kapjuk: dF = -SdT - PDV (III, 13) Ez a kifejezés összesen eltérés az F a változók V és T. Feltételezve, T = const és V = const. és mivel mindenféle munka (DW = 0). Mi kapjuk a egyenletet (III, 10): t. e. az energia a Helmholtz rendszer található állandó és a T V nem változik meg egyensúlyi folyamatok alatt egyensúlyi feldolgozza annak értéke csökken. Mivel a rendszer, amelyben az áramlási (és folyhat) csak egyensúlyi folyamatok végtelenül közel egyensúlyi, az energia a Helmholtz megfogalmazott tulajdonságok lehetővé teszik, hogy megítélni, hogy a rendszer egyensúlyba, vagy sem. Az utóbbi esetben az irányt a nem egyensúlyi folyamat meghatározott csökkenését Helmholtz energia állandó hőmérséklet és a rendszer térfogata. A feltételek által teljesítendő szerinti eljárások értékének változását az F lehet megítélni az irányba ezek a folyamatok, más, mint az entrópia. Entrópia ez volt a állandóságának a belső energia és a térfogat (izolált rendszer), a Helmholtz energia feltétele az állandó térfogatú és a hőmérséklet - könnyen mérhető paramétereit a rendszer. Helmholtz energiát származó vonatkozó koncepció az entrópia gyakorlatilag sokkal kényelmesebb kritérium irányban folyamatok, mint az entrópia. Ezek a megfontolások fejezhető ki a következő: az energia a Helmholtz rendszer található állandó térfogat és hőmérséklet alá csökken nem egyensúlyi (spontán) folyamatok. Amikor eléri a minimális érték, amely kompatibilis az adatokat az V. és a T, a rendszer egyensúlyba kerül.Kapcsolódó cikkek