Гельмгольц және Гибсс энергиялары
жүктеу/скачать 0,83 Mb.
|
494066.pptx 2
Дәріс №4 Сабақтың тақырыбы: Гиббс теңдеуі бойынша сұйықтық газ шекарасындағы адсорбциондық тепе-теңдік. Гельмгольц және Гибсс энергияларыГельмгольц теориясыҚос электр қабатының шамасын өлшейтінбірінші теорияны 1849 жылы Гельмгольцзерттеп ұсынды. Ол қос электр қабатын сұйықерітінді ішінде беткі қабаты қарама-қарсызарядталып, бірінен-бірі молекулалық өлшемде(қашықтықта) орналасқан параллель жазықконденсатор ретінде қарастырды.Гиббс энергияларыG = Н – ТS шамасы Гиббс энергиясы деп аталады, бұрын изобарлы изотермиялық потенциал деп аталған, ал медицинада еркін энергия деп аталады, негізінде тұрақты қысымдағы еркін энергия деп атау керек. Себебі химиялық термодинамикада еркін энергия болып,Гельмгольц энергияларыГельмгольц энергиясы Ғ немесе изохорлы изотермиялық потенциал есептеледі :Ғ = U ТS. Бұл энергия тұрақты көлемде жүретін процестерді сипаттайды, оның Гиббс энергиясынан рV мөлшеріне айырмашылығы бар :G = Ғ + рVG тұрақты қысымдағы еркін энергия.Ғ тұрақты көлемдегі еркін энергия.Температура өзгергенде Гиббс және Гельмгольц энергияларының өзгеруіЖабық жүйелерде Гиббс және Гельмгольцэнергияларының температураға тәуелділігінфундаментал теңдеу көмегімен:dF=-SdT-pdV; dG=-SdT+Vdpнемесе Гиббс – Гельмгольц теңдеуінің кӛмегіменанықтауға болады:F және G функциялары күй функциялары болып есептеледі: Бұл теңдеулерді интегралдау үшін жүйенің жылу сыйымдылығымен анықталатын энтропияның температуралық тәуелділігін білу қажет. Изотермиялық ұлғаю немесе сығылу жағдайындағы Гиббс және Гельмгольц энергияларының өзгеруіТұрақты температурада Гиббс жәнеГельмгольц энергияларының қысым менкөлемге тәуелділігін туындыларды интегралдау арқылы анықтауға болады:Бұл тәуелділікті қарастыру үшін фазаның күйтеңдеуін білу қажет. Идеал газ үшін:Химиялық реакция кезінде Гиббс және Гельмгольц энергияларының өзгеруіХимиялық реакцияларда F және Gфункцияларының ӛзгеруін есептеуді бірнеше әдістерменжүргізуге болады.І. Анықтама бойынша . Егер реакция ӛнімдері мен бастапқы заттар бірдей температурада болса,химиялық реакцияның Гиббс энергиясының өзгеруі Стандартты жағдайда ІІ. Реакцияның жылу эффектісіне ұқсас, Гиббс энергиясының ӛзгеруін реагенттер мен ӛнімдердің түзілуінің стандартты Гиббс энергиясын қолданып, есептеуге болады: Идеал газдардың арасындағы химиялық реакциялардың Гельмгольц энергиясының ӛзгеруі Гиббс энергиясымен байланысты: мұндағы – реакция барысында газтәрізді заттардың мольдерінің мӛлшерінің өзгеруі. Аз қысымда, конденсацияланған фазадағы реакциялар үшін Химиялық (а) және фазалық (б) тепе-теңдікті есептеу кезіндегі Гиббс энергиясының екіжақты (а) және шекаралық (б) экстремумдар Бір компонентті жүйеде әртүрлі фазалардың Гиббс энергиясының температуралық тәуелділігі Бір компонентті жүйеде әртүрлі фазалардың Гиббс энергиясының температуралық тәуелділігі Жүйенің Гиббс энергиясының химиялық айнымалылардан тәуелділігі Гиббс және Гельмгольц энергиялары төмендесе, экзэргоникалық, ал олар жоғарыласа, эндэргоникалық процестер орындалады. Тұрақты қысым мен температурада жүретін химиялық процестердің еркін энергиясының өзгерісі ∆G бастапқы заттар мен түзілген өнімдердің құрамына және күйіне тәуелді болады, бірақ процестің жүру әдісіне байланысты болмайды және мына теңдеу бойынша есептеледі : ∆G = ∑ ∆G т.з. ∑ ∆Gб.з. Термодинамикалық потенциалдың басқа да маңызды мағынасы, оның кӛмегімен термодинамикалық процестердің бағытын кӛрсетуге болатындығы. Мысалы, егер процесс тұрақты температура мен қысымда жүрсе, термодинамиканың екінші заңын ӛрнектейтін теңсіздігі теңсіздігіне эквивалентті, мұндағы теңдік белгісі қайтымды процестерге, ал теңсіздік белгісі – қайтымсыз процестерге қатысты. Сондықтан тұрақты температура мен қысымда жүретін қайтымсыз процестерде Гиббс энергиясы әрқашанда азаяды. Гиббс энергиясының минимумы жүйенің тепе-теңдік күйіне сәйкес келеді. Сондай-ақ, қайтымсыз процестердегі кез-келген термодинамикалық потенциал табиғи айнымалы тұрақтысында азаяды және тепе-тең дікте минимумға жетеді:
жүктеу/скачать 0,83 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|