Критерии оценки направления самопроизвольного протекания процессов

Критерий оценки	Ограничения	Условие равновесия	Условие протекания самопроизвольного процесса
Энтропия S	Изолированная система	ΔS = 0, S = Smax	ΔS > 0
Изобарно-изотермический потенциал G	р,Т = const	ΔG = 0, G = Gmin	ΔG < 0
Изохорно-изотермический потенциал F	V, Т = const	ΔF = 0, F = Fmin	ΔF < 0

Изменение соответствующего термодинамического потенциала в ходе какого-либо процесса, протекающего при температуре Т, вычисляют по уравнению Гиббса-Гельмгольца:

– для изобарно-изотермического процесса

,

G_T = H_T – TS_T

(9)

– для изохорно-изотермического процесса

.

F_T = U_T – TS_T

(10)

H и U – изменение полной энергии в системе при р = const и V = const соответственно; G и F – энергия, которая связана с производством полезной работы; TS – энергия, которая перешла в энергию хаотичного (теплового) движения частиц, вследствие чего она уже не может перейти в работу. Поэтому G и F называют еще свободной энергией, а TS – связанной энергией.

Легко установить связь между G и F. Вычитая из уравнения (9) уравнение (10), и учитывая, что U = Н – nRT, получим:

Термодинамические потенциалы могут играть роль характеристических функций. Это значит, что с помощью их производных можно выразить свойства системы, необходимые для ее характеристики.

Например, изобарно-изотермический потенциал является функцией двух параметров – давления и температуры, т.е.

.

Запишем dG в виде суммы частных производных

.

Учитывая, что

,

получаем: