Energia swobodna – funkcja stanu określająca kierunek przebiegu procesów izotermicznych zachodzących izochorycznie

Dla procesów nieodwracalnych znak nierówności a dla odwracalnych znak równości

(-∆W)≤(-∆U)+(T∆S)

Dla procesów izotermicznych (-∆W)≤ - ∆(U-TS) T=const

F= U – TS F=energia swobodna

Dla izotermicznych ∆F=∆U-T∆S T=const

(-∆F)=(-∆W) T=const

Ubytek energii swobodnej (-∆F) równy pracy wykonanej przez układ (-∆W) gdy proces przebiega odwracalnie a dla procesów nieodwracalnych (-∆F)>(-∆W)

Procesy izotermiczno-izochorycznie przebiegają samorzutnie tylko gdy są w kierunku zmniejszania energii swobodnej F2<F1 . Przyjmuje ona wartość najmniejszą w stanie równowagi

Tylko część energii wewnętrznej U można wykorzystywać do wykonania procesu , jest to energia swobodna F a reszta czyli TS to energia nieużyteczna zwana energią związaną , która do pracy się nie nadaje .

Entalpia swobodna .

Rolę jaką w procesach izotermiczno-izochorycznych odgrywa energia swobodna w procesach izotermiczno-izobarycznych odgrywa entalpia swobodna G , zwana też potencjałem termodynamicznym Gibbsa .

W procesie izobarycznym praca objętościowa wykonana przez układ jest (-∆ Wobj. ) = p∆V (zgodnie z 2 zasadą termodynamiki) Ponadto układ może wykonać jakąś inną pracę (-∆Wi ) np. elektryczną czy chemiczną .

Praca wykonana przez układ jest wtedy (-∆W) = p∆V + (-∆Wi) , stąd praca nieobjętościowa wykonana przez układ wynosi

(-∆Wi)=(-∆W ) – p∆V

Podstawiając za (-∆W) wyrażenie (-∆W)= (-∆U) + ∆Q dla procesów izotermiczno-izohorycznych można otrzymać zależność

(-∆Wi) < -∆(U+pV-TS) dla T i p = const .

Uwzględniając że U+pV = H jest entalpią układu otrzymamy

(-∆Wi) < -∆(H-TS) gdzie T i p = const

G=H-TS nazywamy entalpią swobodną i dla procesów izotermicznych

∆G=∆H – T ∆S dla T=const

Zależność –Wi < ∆H – TS

przyjmuje postać (-∆G) >(-∆Wi) T i p = const

W procesach izotermiczno-izobarycznych ubytek entalipii swobodnej (-∆G) jest równy pracy ni objętościowej (-∆Wi) wykonanej przez układ w procesie odwracalnym , jeśli jest natomiast większy od tej pracy to proces przebiega nieodwracalnie

Gdy układ poza objętościową nie wykonuje innej pracy to Wi=0 i możemy przyjąć że procesy izotermiczno-izobaryczne mogą w układzie przebiegać samorzutnie tylko w kierunku zmniejszania się entalpii a ta przyjmuje wartość najmniejszą w stanie równowagi

Pojerbane to je 

Michel Tiszler