Статистический смысл энтропии.

Статический смысл энтропии состоит в том, что энтропия системы, находящейся в определенном состоянии, пропорциональна логарифму числа микросостояний, которыми может быть реализовано данное со­стояние. Эта формула применима во всех системах - физических, эконо­мических, социальных и других, и позволяет рассматривать энтропию как количественную меру беспорядка в системе.

 

Понятие о максимальной полной работе и максимальной полезной работе.

-

Термодинамические потенциалы.

Потенциалы термодинамические, определённые функции объёма (V), давления (р),температуры (Т), энтропии (S), числа частиц системы (N)и др. макроскопических параметров (xi),характеризующих состояние термодинамической системы. К П. т. относятся: внутренняя энергия U =U(S, V, N, xi); энтальпия Н =Н(S, р, N, xi); Гельмгольцева энергия (свободная энергия, или изохорно-изотермический потенциал, обозначается А или F) F=F(V, T, N, xi), Гиббсова энергия(изобарно-изотермический потенциал, обозначается Ф или G)G= G(p, Т, N, xi) и др. Зная П. т. как функцию указанных параметров, можно получить путём дифференцирования П. т. все остальные параметры, характеризующие систему, подобно тому как в механике можно определить компоненты действующих на систему сил, дифференцируя потенциальную энергию системы по соответствующим координатам. П. т. связаны друг с другом следующими соотношениями: F= U—TS, Н=U + pV, G=F+pV. Если известен какой-либо один из Т. п., то можно определить все термодинамические свойства системы, в частности получить уравнение состояния. При помощи П. т. выражаются условия термодинамического равновесия системы и критерии его устойчивости. Совершаемая термодинамической системой в какой-либо процессе работа определяется убылью П. т., отвечающего условиям процесса. Так, в условиях теплоизоляции (адиабатический процесс,S= const) элементарная работа dA равна убыли внутренней энергии: dA = — dU. При изотермическом процессе (Т= const) dA = — dF (в этом процессе работа совершается не только за счёт внутренней энергии, но и за счёт поступающей в систему теплоты). Часто процессы в системах, например химические реакции, идут при постоянных риТ. В этом случае элементарная работа всех термодинамических сил, кроме сил давления, равна убыли термодинамического потенциала Гиббса (G), т. е. dA'=— dG.

Равенство dA=— dU выполняется как для квазистатических (обратимых) адиабатических процессов, так и для нестатических (необратимых). В остальных же случаях работа равна убыли П. т. только при квазистатических процессах, при нестатических процессах совершаемая работа меньше изменения П. т. Теоретическое определение П. т. как функций соответствующих переменных составляет основную задачу статистической термодинамики.

Метод П. т. широко применяется для получения общих соотношений между физическими свойствами макроскопических тел и анализа термодинамических процессов и условий равновесия в физико-химических системах. Термин "П. т." ввёл французский физик П. Дюгем (1884), сам же основатель метода П. т. Дж. У. Гиббс пользовался в своих работах термином "фундаментальные функции".

 

Энергия Гиббса.

Свободная энергия Гиббса (или просто энергия Гиббса, или потенциал Гиббса, или термодинамический потенциал в узком смысле) — это величина, показывающая изменение энергии в ходе химической реакции и дающая таким образом ответ на вопрос о принципиальной возможности протекания химической реакции; это термодинамический потенциал следующего вида:

G = U + PV – TS,

Энергию Гиббса можно понимать как полную химическую энергию системы (кристалла, жидкости и т. д.)

Понятие энергии Гиббса широко используется в термодинамике и химии.

Самопроизвольное протекание изобарно-изотермического процесса определяется двумя факторами: энтальпийным, связанным с уменьшением энтальпии системы (ΔH), и энтропийным T ΔS, обусловленным увеличением беспорядка в системе вследствие роста ее энтропии. Разность этих термодинамических факторов является функцией состояния системы, называемой изобарно-изотермическим потенциалом или свободной энергией Гиббса (G, кДж)