Мои Конспекты
Главная | Обратная связь


Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

Уравнение Гибсса-Гельмгольца. Анализ. Энергетический баланс химической реакции.



Рассмотрим энергию Гиббса как функцию температуры и давления: G=f(T,p),

а энергию Гельмгольца как функцию температуры и объема: F=f(T,V).

Выразим полный дифференциал функции G и F через частные производные:

dG≤-SdT+Vdp (1)

dF≤-SdT-pdV (2)

dG= PdT+ Tdp; (3)

dF= VdT+ TdV. (4)

Сравнивая уравнения (1) с (3) и (2) с (4) для состояния равновесия си-мы, получаем

P=-S; T=V; (5)

V=-S; T=-p (6)

Т.о, частные производные энергии Гиббса по температуре и давлению и частные производные энергии Гельмгольца по температуре и объему равны параметрам S,V или p, т.е эти функции являются характеристическими функциями. Равенства (5) и (6) позволяют вывести ряд важных уравнений химической термодинамики. Приращение энергии Гиббса или энергии Гельмгольца выражается равенствами:

∆ G=∆H-T∆S; (7)

∆F=∆U-T∆S; (8)

Тогда соответственно из (5) и (6) вытекает

P=-∆S; (9)

V=-∆S; (10)

Подставляя выражения для ∆S из (9) и (10) в (7) и (8), получаем

∆ G=∆H+Т P; (11)

∆F=∆U+T V; (12)

Уравнения (11) и (12) называются уравнениями Гиббса-Гельмгольца. Величины ∆ G и ∆F имеют смысл максимальной работы химической реакции, когда она проводится изотермически и обратимым путем, например в электрохимическом элементе.

Вторые слагаемые в правой части уравнений (11) и (12) имеют смысл теплоты обратимого процесса ,т.к

P=T∆S=Qобр;

V=T∆S=Qобр;

Величины ∆H и ∆U представляют собой тепловые эффекты химических реакций или физико-химических процессов, когда они осуществляются предельно необратимо. Уравнение Гиббса-Гельмгольца используются, например, для вычисления тепловых эффектов химических реакций по опытным значениям электродвижущих сил электрохимических элементов, для вычисления ∆S и других термодинамических величин.