Термодинамические функции — страница 5

состояния, определяемая следующим образом: (16) Ее полный дифференциал равен (17) Следовательно, естественными переменными для функ­ции G являются р и Т. Частные производные этой функ­ции равны (18) Если температура и давление остаются постоянными, соотношение (14) можно записать в виде (19) Из этой формулы следует, что необратимый процесс, про­текающий при постоянных температуре и давлении, со­провождается уменьшением

термодинамического потен­циала Гиббса. По достижении равновесия G перестает изменяться со временем. Таким образом, при неизмен­ных Т и р равновесным является состояние, для которого термодинамический потенциал Гиббса минимален. 5.Энтальпия Если процесс происходит при постоян­ном давлении, то количество получаемой телом теплоты можно представить следующим образом: (20) Функцию состояния (21) называют энтальпией или тепловой

функцией. Из (20) и (21) вытекает, что количество теплоты, получаемой телом в ходе изобарического процесса, равно (22) или в интегральной форме (23) Следовательно, в случае, когда давление остается постоян­ным, количество получаемой телом теплоты равно прира­щению энтальпии. Дифференцирование выражения (21) с учетом (5) дает (24) Отсюда заключаем, что энтальпия есть термодинамиче­ская функция в переменных S и р. Её частные произ­водные

равны (25) В соответствии с (22) теплоемкость при постоянном давлении (26) Таким образом, если объем системы остается постоянным, то тепло Q равно приращению внутренней энергии системы. Если же постоянно давление, то оно выражается приращением энтальпии. В обоих случаях величина Q не зависит от пути перехода, а только от начального и конечного состояний системы. Поэтому на основании опытов при постоянном объеме или при постоянном

давлении и могло сложиться представление о какой-то величине Q, содержа­щейся в теле и не зависящей от способа приведения его из нуле­вого состояния в рассматриваемое. Величина Q имеет различный смысл в зависимости от того, что остается постоянным: объем или давление. В первом случае под Q следует понимать внутреннюю энер­гию, во втором — энтальпию. Но в ранних опытах это различие ускользало от наблюдений, так как опыты

производились с твердыми и жидкими телами, для которых оно незначительно благодаря малости коэффициентов теплового расширения твердых и жидких тел. В обоих случаях имеет место сохранение величины Q, но оно сводится к закону сохранения энергии. В таблице приведены основные свойства термодинамических функций. Название и обозначение термодинамической функции Свойства Внутренняя энергия при адиабатическом процессе при