Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
В изолированных системах самопроизвольно могут совершаться только такие необратимые процессы, при которых энтропия системы возрастает (DS > 0) ⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 3 Для неизолированных систем нужно учитывать не только изменение энтропии, но и изменение энергии. Поэтому необходимо рассматривать две тенденции, определяющие направление самопроизвольно протекающих процессов: - стремление системы к достижению минимума энергии; - стремление системы к максимуму энтропии, то есть к неупорядоченности. Процессы, при которых энергия в неизолированной системе уменьшается, а энтропия возрастает, протекают самопроизвольно. Самопроизвольность других процессов зависит от того, какая из этих двух тенденций – энергетическая или энтропийная – окажется более эффективной, какая из этих противоборствующих тенденций получит перевес над другой. В этом проявляется противоречивость материального мира. Для однозначной формулировки условий протекания самопроизвольных процессов в любых системах введена ещё одна термодинамическая функция, которая характеризует одновременно и энергетику, и неупорядоченность систем. Впервые такую термодинамическую функцию ввёл Д. У. Гиббс, и в память об этом выдающемся американском учёном её назвали энергией Гиббса (G).
Предложил (1873) графические модели описания термодинамических свойств вещества. Разработал (1875–1878) теорию термодинамических потенциалов Изучил (1875) условия равновесия гетерогенных систем. Вывел (1875–1878) правило фаз, согласно которому в равновесной гетерогенной системе число фаз не может превышать числа компонентов системы, увеличенного на два. Предложил (1878) графическое изображение состояния трехкомпонентной системы (треугольник Гиббса). Заложил основы термодинамики поверхностных явлений и электрохимических процессов; ввёл понятие адсорбции. Дал (1902) атомистическое истолкование развитым им термодинамическим методам. Осуществил исследования в области векторного анализа и алгебры кратных чисел, электромагнитной и механической теорий света. Член многих академий наук и научных обществ. Член Американской академии искусств и наук (с 1880).
Биохимические процессы обычно происходят при изобарно-изотермических условиях. В этих условиях энергетическое состояние системы характеризуется энтальпией, а мерой неупорядоченности системы будет произведение её энтропии и температуры. Функцией, учитывающей обе эти характеристики и противоположность в тенденции их изменения при самопроизвольных процессах, является энергия Гиббса:
G = Н -TS.
Энергия Гиббса является обобщённой термодинамической функцией состояния системы, учитывающей энергетику и неупорядоченность системы, при изобарно-изотермических условиях. Энергию Гиббса называют также изобарно-изотермическим потенциалом или свободной энергией. Подобно другим термодинамическим параметрам и функциям, характеризующим состояние системы, изменение энергии Гиббса в результате любого процесса определяется только конечным и начальным состоянием системы, независимо от пути процесса:
DG = Gкон - Gнач
Для полной энергетической характеристики вещества при стандартных условиях используют стандартную энергию Гиббса образования вещества DGо, значение которой дано в справочной литературе. Для простых веществ в термодинамически устойчивой форме стандартная энергия Гиббса их образования условно принята равной нулю. Изменение энергии Гиббса в результате химической реакции при стандартных условиях вычисляют по уравнению:
D G р = ∑vкон D G кон (Yкон) - ∑vисх D G исх (Xисх),
где D G j(Yj), D G i(Xi) - стандартные энергии Гиббса продуктов реакции Yj и исходных веществ Xi; v кон. и v на ч - соответствующие стехиометрические коэффициенты в уравнении химической реакции.
Изменение энергии Гиббса для биохимических процессов при условиях, отличных от стандартных, рассчитывают на основе экспериментальных значений DН и DS для этих процессов по уравнению:
DG = DН - TDS,
где DН - характеризует полное изменение энергии системы при р, Т = const и отражает стремление системы к минимуму энергии; TDS - характеризует ту часть энергии, которую нельзя превратить в работу, и отражает стремление системы к максимуму неупорядоченности; DG - характеризует ту часть энергии, которую можно превратить в работу, и является термодинамическим критерием возможности самопроизвольного протекания любых процессов при р, Т = const.
Соотношение между изменениями важнейших термоди-намических параметров и функций состояний системы, описывающими химические и биохимические процессы при р, Т = const, представлено в таблице и на следующей схеме.
Второй закон термодинамики систем формулируется следующим образом: В системе при постоянных температуре и давлении самопроизвольно могут совершаться только такие процессы, в результате которых энергия Гиббса уменьшается (DGкон < DGнач или DG < 0). Таким образом, в соответствии со II законом термодинамики самопроизвольно (DGр < 0) протекают экзотермические реакции (DНр < 0) при любой температуре, если они сопровождаются увеличением энтропии (DSp > 0). Эндотермические реакции (DНр > 0), сопровождающиеся уменьшением энтропии (DSp < 0), не могут протекать самопроизвольно при любой температуре, так как в этих случаях DGр > 0.
|