Потенціали термодинамічні
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Потенціали термодинамічні

Потенціали термодинамічні , певні функції об'єму ( V ), тиск ( р ) , температури ( Т ), ентропії ( S ), числа часток системи ( N ) і ін. макроскопічних параметрів ( x i ) , що характеризують стан термодинамічної системи. До П. т. відносяться: внутрішня енергія U = U ( S, V, N, x i ) ; ентальпія Н = Н ( S, р, N, x i ) ; Гельмгольцева енергія (вільна енергія, або ізохорно-ізотермічний потенціал, позначається А або F) F = F ( V, T, N, x i ) , Гиббсова енергія (ізобарно-ізотермічний потенціал, позначається Ф або G ) G = G ( p, Т, N, x i ) і ін. Знаючи П. т. як функцію вказаних параметрів, можна отримати шляхом диференціювання П. т. всі останні параметри, що характеризують систему, подібно до того як в механіці можна визначити компоненти сил, що діють на систему, диференціюючи потенційну енергію системи по відповідних координатах. П. т. зв'язані один з одним наступними співвідношеннями: F = U TS, Н = U + pv, G = F + pv. Якщо відомий який-небудь один з Т. п., то можна визначити всі термодинамічні властивості системи, зокрема отримати рівняння стану . За допомогою П. т. виражаються умови термодинамічної рівноваги системи і критерії його стійкості (див. Рівновага термодинамічна ) .

загрузка...

  Здійснювана термодинамічною системою в якій-небудь процесі робота визначається спадом П. т., що відповідає умовам процесу. Так, в умовах теплоізоляції ( адіабатичний процес, S = const) елементарна робота da дорівнює спаду внутрішній енергії: da = — du. При ізотермічному процесі ( Т = const) da = — df (у цьому процесі робота здійснюється не лише за рахунок внутрішньої енергії, але і за рахунок теплоти, що поступає в систему). Часто процеси в системах, наприклад хімічні реакції, йдуть при постійних р і Т. В цьому випадку елементарна робота всіх термодинамічних сил, окрім сил тиску, дорівнює спаду термодинамічного потенціалу Гіббса (G), тобто da'' = — dg.

  Рівність da = — du виконується як для квазістатичних (оборотних) адіабатичних процесів, так і для нестатичних (необоротних). У останніх же випадках робота дорівнює спаду П. т. лише при квазістатичних процесах, при нестатичних процесах здійснювана робота менше зміни П. т. Теоретичне визначення П. т. як функцій відповідних змінних складає основне завдання статистичної термодинаміки (див. Статистична фізика ) .

  Метод П. т. широко застосовується для здобуття загальних співвідношень між фізичними властивостями макроскопічних тіл і аналізу термодинамічних процесів і умов рівноваги у физико-хімічних системах. Термін «П. т.» ввів французький фізик П. Дюгем (1884), сам же засновник методу П. т. Дж. В. Гіббс користувався в своїх роботах терміном «фундаментальні функції».

  Літ.: Ландау Л. Д., Ліфшиц Е. М., Статистична фізика, 2 видавництва, М., 1964 (Теоретична фізика, т. 5); Леонтович М. А., Введення в термодинаміку, 2 видавництва, М. — Л., 1952; Рейф Ф., Статистична фізика, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1972 (Берклєєвський курс фізики, т. 5); Гіббс Д. Ст, Термодинамічні роботи, перло.(переведення) з англ.(англійський), М. — Л., 1950.

  Р. Я. Мякишев.