Свободни и свързани енергии

Свободни и свързани енергии. Ентропия на системата - раздел Химия, По дисциплина Химия. Лекционен курс Известно е, че всяка форма на енергия може напълно да трансформира.

Известно е, че всяка форма на енергия може да бъде напълно преобразувана в топлина, но топлината се превръща в други видове енергия само частично, условно, доставката на вътрешна енергия на системата може да бъде представена под формата на два термина:

където F е полезната част от вътрешната енергия, която е в състояние да изпълнява работа и която, според предложението на Хелмхолц, се нарича безплатна енергияTS е непродуктивна част, т.нар свързана енергия, което при никакви обстоятелства не може да се превърне в полезна работа и което е способно само да се трансформира в топлина и да се разсее.

Свободната енергия във всяка система се съдържа под формата на потенциална енергия. Докато системата работи, нейната енергия намалява. Колкото повече системата съдържа безплатна енергия, толкова повече работа може да свърши. По този начин по-разреденият газ съдържа по-малко свободна енергия и повече свързана енергия от компресирания газ при същата температура. Следователно, сгъстеният газ е в състояние да свърши по-полезна работа.

В хода на химична реакция свободната енергия намалява и при тези условия достига минимална стойност и системата става термодинамично стабилна. Това съответства на състояние на равновесие. Когато външните условия се променят, равновесието веднага ще се измести и в системата спонтанно ще възникнат процеси, които отново ще доведат свободната енергия до минималното ниво за дадените условия. Следователно състоянието на системата, съответстващо на минимума на свободната енергия, е състояние на стабилно равновесие при дадените условия:

---