143 2

7.6. Energia swobodna. Entalpia swobodna

Feliks Jaroszyk. Andrzej Pilaw ski

Podobnie jak entropia wyznacza kierunek procesu zachodzącego w układzie izolowanym bez wymiany ciepła z otoczeniem (czyli adiabahcyiie). tak w procesach zachodzących izoiermkztńe kierunek ich przebiegu wyznacza energia swobodna F (w przemianach izochorycznych) oraz entalpia swobodna G (w przemianach izoba-rycznych). Pojęcia F i G definiuje się na podstawie pierwszej i drugiej zasady termodynamiki.

7.6.1. Energia swobodna

Pierwszy zasadę, zgodnie z równaniem (7.2), można dla procesów elementarnych wyrazić w postaci:

A(/ = A(?4 bW

albo:

(-AW') «(-*(/)♦ AG    (7.20)

fd/K <-AW) - prjKi wytttMAA ęnci układ. (-At/) - ub>t*k cncrgu wo*wętr/i*ej. AQ - ckfto wymię-tneme X otoc/emem.

Z drugiej zasady (7.6) wynika, że:

ag<tas

Znak równości dotyczy procesów odwracalnych, a nierówności - nieodwracalnych. Po podstawieniu do (7.20) otrzymamy:

(-AW0 < (-AU) ♦ (TASK    (7.21)

a dla procesów izoienwcznych:

(-AW0 < -A(U - 75)    T = const.

O pracy. któn| układ mo/c wykonać, decyduje więc wielkość:

FmU-TS    (7.22)

zwana energią swobodną. Przy czym dla procesów izotermicznych:

AF ■ A(/ - 7AS dla 7* = const.    (7.23)

Z zależności (7.21) i (7.23) wynika sens fizyczny energii xwx>bodnej F. mianowicie:

(-Af) o (-AW)    dla T = const.    (7.24)

Wniosek: W procesach izotermicznych ubytek energii swobodnej (-AF) jest równy pracy wykonanej przez układ (-AW). jeżeli proces przebiega odwracalnie, jest natomiast wifkszy od pracy wykonanej, jeżeli proces jest nieodwracalny. Uby-

143