Termodinamik potensiallar
Termodinamik potentsial(yoki aniqrog'i, termodinamik potentsial energiya) - bu tizimning termodinamik holatini ifodalash uchun ishlatiladigan skalyar miqdor. Potensial energiya ish qobiliyati sifatida belgilangan mexanikada bo'lgani kabi, xuddi shunday turli xil potentsiallar ham turli xil ma'nolarga ega. Termodinamik potentsiallar kontseptsiyasini 1886 yilda Per Dyuhem kiritgan. Josia Villard Gibbs o'z maqolalarida fundamental funktsiyalar atamasidan foydalangan. Jismoniy talqinga ega bo'lgan asosiy termodinamik potensiallardan biri ichki energiya U. Bu berilgan konservativ kuchlar tizimining konfiguratsiya energiyasidir (shuning uchun u potentsial deb ataladi) va faqat ma'lum bir ma'lumot to'plamiga (yoki ma'lumotlarga) nisbatan ma'noga ega. Boshqa barcha termodinamik energiya potentsiallari uchun ifodalar Legendre transformatsiyasi orqali U ifodasidan olinadi. Boshqacha aytganda, har bir termodinamik potentsial boshqa termodinamik potentsiallarga teng; har bir potentsial boshqalarning boshqacha ifodasidir. Xuddi mexanikada potentsial energiya ish qilish qobiliyati sifatida belgilangani kabi, xuddi shunday turli xil potentsiallar ham quyidagi kabi turli xil ma'nolarga ega: Ichki energiya (U) - ish bajarish qobiliyati va issiqlik chiqarish qobiliyati. Gibbs energiyasi (G) - mexanik bo'lmagan ishlarni bajarish qobiliyati. Entalpiya (H) - mexanik bo'lmagan ishlarni bajarish qobiliyati va issiqlik chiqarish qobiliyati. Gelmgolts energiyasi (F) - mexanik ish bilan bir qatorda mexanik bo'lmagan ishlarni bajarish qobiliyati. Bu maʼnolardan (aslida muayyan sharoitlarda, masalan, doimiy bosim, harorat va hokazolarda qoʻllaniladigan) ijobiy oʻzgarishlar uchun (masalan, DU > 0), shuni aytishimiz mumkinki, Andoza:Matematika - tizimga qo'shilgan energiya, DF - unda bajarilgan umumiy ish, DG unda bajarilgan mexanik bo'lmagan ish va DH tizimda bajarilgan mexanik bo'lmagan ish va unga berilgan issiqlik yig'indisidir. E'tibor bering, ichki energiya yig'indisi saqlanadi, lekin Gibbs energiyasining yig'indisi yoki Helmgolts energiyasi "energiya" deb nomlanishiga qaramay, saqlanmaydi. Ularni “foydali ish”ni bajarish salohiyati sifatida yaxshiroq talqin qilinishi mumkin va potentsialni behuda sarflashi mumkin. Termodinamik potentsiallar kimyoviy reaksiyaning muvozanat natijalarini hisoblashda yoki kimyoviy reaksiyadagi materiallarning xossalarini oʻlchashda juda foydali. Kimyoviy reaktsiyalar odatda doimiy bosim va harorat yoki doimiy entropiya va hajm kabi ba'zi cheklovlar ostida sodir bo'ladi va bu to'g'ri bo'lganda, mos keladigan termodinamik potentsial mavjud. Xuddi mexanikada bo'lgani kabi, tizim potentsialning past qiymatiga intiladi va muvozanat holatida, bu cheklovlar ostida potentsial o'zgarmas minimal qiymatni oladi. Termodinamik potentsiallardan tegishli cheklov ostida termodinamik tizimdan mavjud energiyaning umumiy miqdorini baholash uchun ham foydalanish mumkin. Xususan: (chiqarish uchun minimal energiya printsipiga qarang) Yopiq tizimning S entropiyasi va tashqi parametrlari (masalan, hajm) oʻzgarmas boʻlsa, ichki energiya U kamayadi va muvozanat holatida minimal qiymatga yetadi. . Bu termodinamikaning birinchi va ikkinchi qonunlaridan kelib chiqadi va "minimal energiya printsipi" deb ataladi. Quyidagi uchta bayonot to'g'ridan-to'g'ri ushbu printsipdan kelib chiqadi. Yopiq tizimning harorati T va tashqi parametrlari doimiy boʻlganda, Helmgoltsning erkin energiyasi F kamayadi va muvozanat holatida minimal qiymatga yetadi. Yopiq tizimning p bosimi va tashqi parametrlari oʻzgarmas boʻlganda, entalpiya H kamayadi va muvozanat holatida minimal qiymatga yetadi. Yopiq tizimning harorati T, bosim p va tashqi parametrlari doimiy boʻlganda, Gibbsning boʻsh energiyasi G kamayadi va muvozanat holatida minimal qiymatga yetadi.