Предыдущий уровень изложения текущего раздела   Текущий уровень изложения предыдущего раздела   Текущий уровень изложения следующего раздела   Следующий уровень изложения текущего раздела   Уровень: Глоссарии:


Условия равновесия

Свободная энергия

Если системе сообщается теплота dQ и ею производится работа dW, то согласно первому началу термодинамики

dE = dQ - dW, (1)
где dE - изменение внутренней энергии системы.

На основании второго начала термодинамики для обратимых систем

dQ = TdS. (2)

Объединяя уравнения (1) и (2), получаем:

dE = TdS - dW, или dW = -dF = -(dE - TdS),
а это означает, что работа производится не за счет внутренней энергии dE системы, а за счет внутренней энергии за вычетом теплоты dQ.

Величина

F = E - TS
называется свободной энергией Гельмгольца.

Максимально полезная работа, производимая системой при постоянном объеме, равна убыли свободной энергии Гельмгольца

dW = - dF.

Если рассматривать процессы, протекающие при постоянном давлении, то надо учесть работу pdV против постоянного давления. Тогда для практического применения остается лишь работа

dW = - dF - pdV = -dG, (3)
здесь через G обозначена так называемая свободная энергия Гиббса (термодинамический потенциал):
G = F + pV = E + pV - TS.

Соотношение (3) справедливо не только для механической работы pdV расширения газов, но и для любых видов работы (работы электрического тока или химических реакций и др.).

Для примера приведем блок-схему процессов, протекающих в автомобильном аккумуляторе и приводящих стартер в движение:

Далее