Направо към съдържанието

Свободна енергия на Гибс: Разлика между версии

м
Грешки в статичния код: Остарели HTML-тагове
мРедакция без резюме
м (Грешки в статичния код: Остарели HTML-тагове)
В [[термодинамика]]та '''енергията на Гибс''' ('''G''') отбелязва способността на даден процес да протича спонтанно. Тя е наречена така в чест на американския учен [[Джошуа Гибс]]. По дефиниция свободната енергия на Гибс <math>\mathbf{G}</math> е равна на
 
<{{center>|<math>\mathbf {G}=\mathbf{U}+\mathbf{p}\mathbf{V}-\mathbf{T}. \mathbf{S}</math></center>}}
 
където с <math>\mathbf {U}</math> е зададена [[вътрешна енергия|вътрешната енергия]] на системата, с <math>\mathbf{S}</math> е отбелязана [[ентропия]]та, а с <math>\mathbf{T}</math>, <math>\mathbf{V}</math>, <math>\mathbf{p}</math> – съответно [[температура]]та, измерена в Келвини, [[обем]]а и [[налягане]]то на системата. От дефиницията следва, че енергията на Гибс '''G''' е свързана с [[енталпия]]та по формулата
 
<{{center>|<math> \mathbf {G} = \mathbf {H}-\mathbf {T}. \mathbf {S}</math></center>}}
 
където с <math>\mathbf{H}</math> е означена енталпията, която е дефинирана като <math>\mathbf{H}=\mathbf{U}+\mathbf{p}\mathbf{V}</math>.
В диференциална форма изменението на енергията на Гибс се задава с уравнението:
 
<{{center>|<math> \mathbf {dG = Vdp - SdT + \sum \mu_i dN_i }</math></center>}}
 
тук с dN<sub>i</sub> е обозначено изменението на количеството вещество на даден компонент i, а с μ<sub>i</sub> [[химичен потенциал|химичният потенциал]] на този компонент. Енергията на Гибс може следователно да се представи като функция на температурата, налягането и количеството вещество. Всички тези величини са лесноизмерими и достъпни, затова G много по-удобна при практическа работа, в сравнение с другите [[термодинамичен потенциал|термодинамични потенциали]] ([[вътрешна енергия]], [[енталпия]], [[свободна енергия на Хелмхолц|енергия на Хелмхолц]]). Уравнението се опростява ако системата не обменя вещество с околната среда (dN<sub>i</sub>=0), при изобарни процеси (dp = 0) или изотермични процеси (dT=0). Пример:
ако dT и dp = 0, тогава изменението на G е равно на :
 
<{{center>|<math> \mathbf {dG = \sum \mu_i dN_i }</math></center>}}
 
Ако при дадена химична реакция енергията на Гибс намалява, т.е. <math>\Delta \mathbf{G}<0</math>, то реакцията протича спонтанно. Ако <math>\Delta \mathbf{G}>0</math>, тогава реакцията протича само ако външни сили повлияят на системата. Ако <math>\Delta \mathbf{G} =0</math>, то системата е в динамично равновесие – скоростиете на правата и обратната реакция са равни. В състояние на равновесие енергията на Гибс на системата е минимална.