|
|
|
|
Рассмотрим вначале механическую систему, например, брошенный вверх камень. Тепловые процессы отсутствуют, т. е. S=0. (Роль свободной энергии играет механическая энергия.) Равновесие такой системы может наступить при минимуме потенциальной энергии, т. е. U=Umax. Направление самопроизвольного процесса связано с убыванием потенциальной энергии U<0, при этом возрастает кинетическая энергия.
Если система* изолирована, то самопроизвольные процессы приводят, как уже указывалось, к равновесию, при котором
Помимо изолированной системы (ИС), которая не обменивается с окружающей средой ни энергией, ни веществом, существуют и другие системы.
Закрытая или замкнутая система (ЗС) не обменивается с окружающей средой веществом, но обменивается энергией.
Открытая система (ОС) обменивается с окружающей средой и веществом и энергией.
Рассмотрим условия равновесия ЗС при Т = const и Р = const. Это может быть, например, колба в термостате, в колбе идет химическая реакция. Условиями равновесия такой системы является минимум свободной энергии Гиббса
Как следует из (1)
Убывание свободной энергии
Здесь возможны разные варианты:
Процесс реализуется только в том случае, когда падает свободная энергия. Порознь рассматривать изменения энтальпии и энтропии не следует, т. к. это не даст ответа на вопрос о направлении процесса. Давайте рассмотрим этот процесс на конкретных примерах.
Повторим, что в гигантской фабрике естественных процессов природы энтропия выполняет роль директора, который предписывает вид и течение всех сделок, а закон сохранения энергии занимает место бухгалтера, который приводит в равновесие дебет и кредит. Изменение энтропии при фазовом переходе определяет саму возможность фазовых переходов. Не было бы изменения энтропии - не было бы нашего мира.