Gibbs energiyasi. Joul-Tomson effekti

Ideal gaz uchun termodinamik potensiallar
Oldingi mavzuda sistema holatini aniqlovchi xarakteristik funksiyalar, ya'ni termodinamik potensiallar metodi termodina-mikaning muhim yutug'i ekanligini ko'rib chiqdik. Lekin termo-dinamika doirasida potensiallarning oshkora ko'rinishini topish mumkin emas. Faqat ayrim hollarda, xususan, ideal gaz va muvozanatli nurlanish uchun potensiallarning oshkora ko'rinishini topish mumkin. Boshqa hollarda potensiallar tajriba natijalari asosida tiklanadi yoki statistik metodlar yordamida hisoblanadi.
Bizga ma'lumki ideal gaz ichki energiyasi
(12)

(13)
II- hoi. Gibbs termodinamik potensiali Ф = \ ~~ TS berilgan bo'lsa, u holda entalpiya x ⁿi hisoblash mumkin. Entropiyani (13)dan topib, o'rniga qo'yish natijasida entalpiyani aniqlash mumkin:

( 14)
(13.141) va (14) tenglamalar Gibbs-Gelmgols tenglamalari deb yuritiladi. Agar T = 0 da F = Ј_Q va Ф = x₀ bo'lishini hisobga olsak, u holda ularning umumiy yechimi quyidagi ko'rinishni oladi:
В (15)
(16)
( 17)
Agar sistema izobarik-izotermik holda Ф_: energiyali holatdan Ф₂ energiyali holatga o'tsa, u holda mexanik bo'lmagan kuchlarning bajargan ishi Gibbs energiyasining kamayishi hisobiga o'tadi:

Gibbs-Gelmgols tenglamasiga asosan

( 18)
tenglamani olamiz. Bu yerda Q _t ~ izobar jarayonda issiqlik effekti: Q_p
= % - x₂ = Щ. - E₃ + p(V, - V₂) = -Q = Q_p.
Olingan Gibbs-Gelmgols tenglamalari ko'rib chiqilgan jarayonlarda bajarilgan maksimal ishni hisoblash imkonini beradi.
Izolyatsiyalangan sistemada jarayonning yo’nalishini va muvozanatning qaror topish shartini entropiya qiymatlarining o’zgarishi ifodalaydi. Izolyatsiyalanmagan sistemada turg’un haroratda boradigan jarayonlarda bu vazifani Gibbs energiyasi va Gelmgols energiyasi bajaradi.
Bu ikkala funksiya 1960-yilgacha izotermik potensiallar deb, Gelmgols energiyasi – izoxorik potensial yoki erkin energiya, Gibbs energiyasi-izobarik potensial yoki termodinamik potensial deb yuritiladi. Hozir ham “izotermik potensial” atamasi ishlatilib turiladi. Gelmgols va Gibbs energiyalari holat funksiyasi, ya’ni to’liq funksiya bo’lganligidan Gelmgols funksiyasi, Gibbs funksiyasi deb ham ataladi.
Ko’p jarayonlar izotermik-izoxorik ravishda-turg’un harorat va turg’un hajmda (T=Const, V=Const) yoki izotermik-izobarik ravishda turg’un harorat va turg’un bosimda (T=Const, P=Const) boradi. Shunga ko’ra, izotermik-izoxorik jarayonlarda Gelmgols energiyasi (funksiyasi), izotermik-izobarik jarayonlarda Gibbs energiyasi (funksiyasi) qo’llaniladi. Gelmgols energiyasi, odatda F harfi bilan belgilanadi. Gibbs energiyasi G harfi bilan belgilanadi.
Izotermik-izoxorik jarayonlarda uning yo’nalishini va muvozanat shartini Gelmgols energiyasi qiymati, izotermik-izobarik jarayonlarda Gibbs energiyasi qiymati o’zgarishini ifodalaydi.