ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Термодинамические потенциалы и условия термодинамического равновесия Термодинамические потенциалы из "Техническая термодинамика " Внутренняя энергия тела U, его энтальпия I и энтропия S являются функциями состояния поэтому и любая комбинация U, /, S и термических параметров р, V, Т будет представлять собой функцию состояния тела. Из всех этих комбинаций особое значение имеют те, посредством которых наиболее просто выражается работа, призводимая телом при изменении его состояния. [c.108] Напомним, что L есть работа изменения объема, а L — полезная внешняя работа, которая может быть произведена телом над внешним объектом работы в результате данного процесса. [c.108] Найдем выражение для максимальной работы, совершаемой телом при переходе из начального состояния I в конечное сотояние 2 в условиях, когда один из термодинамических параметров сохраняет неизменное значение. Начальное и конечное состояния, естественно, предполагаются равновесными, а максимальная работа, как мы уже знаем из 3-5, производится при обратимом процессе. При этом производимая телом максимальная полезная внешняя работа по абсолютной величине равняется минимальной работе, которую должен затратить внешний источник работы для того, чтобы вернуть тело в тех же самых условиях из конечного состояния 2 в исходное состояние 1. [c.108] Определим теперь максимальную работу при изотермическом процессе, т. е. при 7= onst. Задача, как уже отмечалось выше, состоит в том, чтобы найти максимальную работу, которая может быть совершена в результате перехода тела из начального состояния в конечное, каждое из которых, вследствие того что рассматривается обратимый процесс, является равновесным и характеризуется одним и тем же значением температуры, причем для осуществления перехода тела из начального в конечное состояние может быть использован источник тепла той же температуры, что и температура тела в начальном состоянии. [c.109] Следовательно, максимальная работа изменения объема, совершаемая телом при обратимом изотермическом процессе, равняется убыли свободной энергии. [c.109] Определим теперь максимальную полезную внешнюю работу, которая может быть произведена телом над внешним объектом работы при обратимом изотермическом процессе. [c.109] максимальная полезная внешняя работа при изотермическом процессе равняется убыли изобарного потенциала. [c.109] Таким образом, максимальная полезная внешняя работа, производимая телом при переходе из заданного состояния в состояние равновесия с окружающей внешней средой, равняется убыли эксергии. [c.110] Из уравнения (4-8) следует, что эксергию не следует считать частным видом изобарного потенциала, как это могло бы показаться из выражения для Э. [c.110] По аналогии с механикой, где работа в поле консервативных сил численно равняется разности потенциалов в начальной и конечной точках, функции U V, S), 1 р, S), F T, V), Ф(р, Т), Э р, Т), разность значений которых в двух состояниях представляет собой согласно (4-1) — (4-8) полезную внешнюю работу, которая может быть произведена системой при обратимом переходе в соответствующих условиях из одного состояния в другое, получили название термодинамических потенциалов. Каждый из термодинамических потенциалов является однозначной функцией состояния системы. [c.110] Произведение TS называют иногда связанной энергией . Это название станет понятным, если вспомнить, что при обратимом изотермическом процессе вся работа совершается за счет убыли свободной энергии F, а величина T S, составляющая вместе с F внутреннюю энергию тела, в работу не преобразуется. [c.110] Теорема а. В системе с постоянными объемом и энтропией внутренняя энергия не может возрастать, т. е. [c.111] Теорема б. В системе с постоянными давлением и энтропией энтальпия не может возрастать, т. е. [c.111] Теорема в. В системе с достоянными объемом и температурой свободная энергия не может возрастать, т. е. [c.111] Т еорема г. В с и с т е м е с п о с т о я н (н ы м и д а в л е н и е м я температурой изобарный потенциал не может возрастать, т. е. [c.111] Поскольку ДУ(1) и независимы и не равны в общем случае нулю, нулю должны равняться множители перед и lAlSW, т. е. 7 ( ) = = 7 (2) р(1) = р(2) Таким образом, в состоянии равновесия давление и температура во всех частях системы должны быть одинаковыми. Этот результат не является для нас новым в гл. 2 неоднократно отмечалось, что при равновесии давление и температура во всех частях системы имеют одинаковые значения. Новым является лишь способ, которым он получен. Как видно из предыдущего, равенство давлений и температур во всех частях системы является следствием общид условий равновесия. [c.112] Из теорем в т. г следует далее, что в системе, находящейся при постоянных Т я V или р а Т, состоянием равновесия является в первом случае состояние с минимумом свободной энергии, а во втором с минимумом изобарного потенциала. Эти условия равновесия будут подроП-но проанализированы в следующем параграфе. [c.112] Знак равенства относится к обратимым процессам, знак меньше — к необратимым. [c.113] Уравнения (4-14) являются обобщением уравнений (4-9) — (4-12) на случай Lv = 0. [c.113] Вернуться к основной статье