Энергия Гельмгольца системы с определенной внутренней энергией (U), энтропией (S) при абсолютной температуре (Т) определяется уравнением:
A = U – TS
Изменение энергии Гельмгольца для процессов (при постоянных температуре и объеме) можно определить соотношением:
ΔA= ΔU – TΔS
ΔA — величина, которая не зависит от пути, а зависит только от исходного и конечного состояния системы, т.е. ΔA также, как и другие рассмотренные термодинамические величины, является функцией состояния.
Энергия Гельмгольца подобно энергии Гиббса связана с самопроизвольностью протекания процесса. Если допустить, что система изолирована, а объем и температура постоянны, то самопроизвольно будут протекать только те процессы, при которых А уменьшается.
Таким образом, при ΔA<0 процесс идет самопроизвольно в прямом направлении,
при ΔA>0 – в обратном направлении,
а при ΔA=0 система находится в состоянии равновесия.
Энергию Гельмгольца и энергию Гиббса в стандартных состояниях можно связать с константой равновесия:
ΔG0Т = ΔH0Т – TΔS0Т = —RTlnK,
Где R– универсальная газовая постоянная, K – константа равновесия, Т – абсолютная температура.
Если K>>1, т.е. реакция идет в прямом направлении, то ΔG0˂˂0.
Если K<<1, т.е. реакция идет в обратном направлении, то ΔG0>>0
Если K=1, то ΔG0=0
В случае химической реакции, протекающей в гальваническом элементе при стандартных условиях ΔG0 можно связать с ЭДС гальванического элемента следующим соотношением:
ΔG0=-nFE0, где
nF – количество прошедшего электричества
E0 – электродвижущая сила, при условии что все вещества, принимающие участие в реакции, находятся в стандартном состоянии.
При самопроизвольном протекании процесса, его ΔG<0, а ЭДС>0.
Порог реакционной способности веществ для большинства реакций имеет значение ΔG0≈41 кДж/моль.
То есть, если ΔG0<-41 кДж/моль, то процесс осуществим,
если ΔG0>+41 кДж/моль, то процесс неосуществим в любых реальных и стандартных условиях.
Категории ОБЩАЯ ХИМИЯ, Основы термодинамики
Навигация по записи
← Задачи к разделу Основы термодинамики с решениям
Достарыңызбен бөлісу: |