Идеальных и реальных газов

Термодинамическими потенциалами, или характеристическими функциями, называют термодинамические функции, посредством которых и их производных по соответствующим независимым переменным (естественным) могут быть выражены в явном виде все термодинамические свойства си-мы. Это означает, что характеристические функции содержат в себе всю термодинамическую информацию о си-ме. Наибольшее значение имеют четыре основных термодинамических потенциала (П_ав):

1) внутренняя энергия U(S,V),

2)Энтальпия H(S,p)=U+pV,

3)энергия ГельмгольцаF(T,V)=U-TS,

4)энергия ГиббсаG(T,p)=H-TS=F+pV.

В скобках указаны естественные переменные для термодинамических потенциалов. Все эти потенциалы имеют размерность энергии и все они не имеют абсолютного значения, поскольку определены с точностью до постоянной, которая равна внутренней энергии при абсолютном нуле.
Зависимость термодинамических потенциалов от их естественных переменных описывается основным уравнением термодинамики, которое объединяет первое и второе начала: TdS=dU+ PdV=ϬA' => A'_max= TdS-dU- PdV.

Рассмотрим А_max при P=const, T=const

A’_max= TdS – dU - PdV= -d(TS – U + PV)

TS –U + PV=G – свободная энергия Гиббса

A’_max= -dG – изобарно-изотермический потенциал
A'_max=-П_АВ- т.е во всех случаях A'_max= убыли соответствующих термодинамических потенциалов.

A'_max=-П_АВ- для обратимых процессов, A'_max<-П_АВ- для необратимых процессов, A'_max>=-П_АВ- для любых процессов.

A'_max=0, т.е си-ма находится под влиянием давления.

∆П_АВ<0 при любом самопроизвольном процессе термодинамический потенциал уменьшается и его можно использовать, как критерий направления процесса:

1.
Если процесс идет самопроизвольно прямо, тогда П_АВ уменьшается и процесс идет в прямом направлении.

2.
Если П_АВ уменьшается и в момент равновесия имеет минимальные значения или П_АВ равно 0, тогда процесс идет в обоих направлениях.

3.
Если П_АВ больше 0, то процесс идет в обратную сторону, т.е не самопроизвольно