Навигация
4.1. Функции состояния
Внутренняя энергия тела U, его энтальпия I и энтропия S являются функциями состояния; поэтому и любая комбинация U, S, и термических параметров p, V, T будет представлять собой функцию состояния тела. Из всех этих комбинаций особое значение имеют те, посредством которых наиболее просто выражается работа, производимая телами при изменении его состояния.
4.2. Максимальная работа
Максимальная полезная внешняя работа 
представляет собой работу, которую производит система над внешним теплоизолированным от системы объектом работы в обратимом процессе 1-2 работу, которую должен затратить внешний источник работы, чтобы вернуть систему из состояния 2 в исходное состояние 1 в тех же самых условиях, т.е. работу обратного обратимого процесса 2 - 1 называют минимальной работой; при этом 
.
В самом общем случае 
состоит из двух частей: работы, связанной с изменением объёма, и работы 
, не связанной с изменением объёма.
В дальнейшем рассматриваются следующие два случая: 1) работа производится одиночным однородным телом при наличии источников тепла разной температуры; 2) работа производится телом. Находящимся в окружающей среде, давление 
и температура 
которой неизменны.
4.3. Максимальная работа тела
Внешний объект работы (источник работы) предполагается теплоизолированным от тела, вследствие чего взаимодействие между телом и источником работы имеет исключительно механический характер; в каждой точке обратимого процесса источник работы оказывает на тело давление. В точности равное давлению тела.
Найдём выражение для максимальной работы, совершаемой телом при переходе из начального состояния 1 в конечное состояние 2 в условиях когда один из термодинамических параметров сохраняет неизменное значение.
Рассмотрим в начале обратимый изоэнтропический процесс изменения состояния тела, характеризующийся постоянством энтропии тела: 
. В этом случае из первого и второго начал термодинамики
;
или, что то же самое из термодинамического тождества
следует
(5)
При 
; 
.
Таким образом, при изоэнтропическом процессе максимальная работа изменения объёма равняется убыли внутренней энергии, а максимальная полезная внешняя работа, связанная с изменением объёма, равняется убыли энтальпии.
Определим теперь максимальную работу, производимую при изотермическом процессе, т.е. при 
. Рассмотрим с этой целью обратимый изотермический переход тела из начального состояния 1 в состояние 2 (как начальное, так и конечное состояния вследствие того, что рассматривается обратимый процесс. Являются равновесными и характеризуются одним и тем же значением температуры), для осуществления которого может быть использован источник теплоты той же температуры, что и температура тела в начальном состоянии.
Составим из U, S, T следующее выражение:
F = U – TS. (6)
Функцию состояния F называют энергией Гальмгольца (ранее она называлась свободной энергией).
Нетрудно убедиться, что убыль этой функции, т.е. разность 
, численно равна максимальной работе изменения объёма, совершаемой телом при обратимом изометрическом переходе из начального состояния 1 в конечное состояние 2. Действительно, согласно первому началу термодинамики
,
но вследствие обратимости процесса и постоянства температуры тела
.
Таким образом, 
Или
(7)
Определим максимальную внешнюю работу, которая может быть произведена телом над внешним объектом работы при обратимом изометрическом процессе.
Так как согласно первому началу термодинамики
,
а при обратимом изометрическом процессе
,
то
.
Величину 
, представляющую собой функцию состояния, называют энергией Гиббса (изобарным потенциалом) и обозначают через Ф:
. (8)
Как мы только что убедились,
(9)
т.е. максимальная полезная внешняя работа при изотермическом процессе равняется убыли энергии Гиббса.
Похожие работы
... в 2 раза. 180. Найти относительную скорость движения двух частиц, движущихся навстречу друг другу со скоростями u1 = 0,6×c и u2 = 0,9×c. II. ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ И ТЕРМОДИНАМИКИ Молекулярная физика и термодинамика – разделы физики, в которых изучаются макроскопические процессы в телах, связанные с огромным числом содержащихся в них атомов и молекул (макроскопические системы ...
... түсінік болмайды.Олай болса,Бөлшек саны аз кезде біліне бермейтін,тек өте көп бөлшектер жиынтығына ғана тән,жаңа қасиеттер пайда болады.Статистикалық физиканың негізгі мәселесі,макро денелерге ғана тән,статистикалық заңдылықтарды анықтау болып табылады. 1.2.Статистикалық таралу ...
... с кислородом, восстановлением - отнятие кислорода. С введением в химию электронных представлений понятие окислительно-восстановительных реакций было распространено на реакции, в которых кислород не участвует. В неорганической химии окислительно-восстановительные реакции (ОВР) формально могут рассматриваться как перемещение электронов от атома одного реагента (восстановителя) к атому другого ( ...
... что разрешало противоречие между результатами Гей-Люссака и Дальтона. Успехи учения об атомно-молекулярном строении вещества, в особенности, газов, безусловно, оказало влияние на становление термодинамики и молекулярной физики и способствовало развитию механической теории теплоты. Во второй половине 18 века господствовала теория теплорода, но уже в начале 19 века она стала уступать свои позиции ...
0 комментариев