початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВІЛЬНА І ПОВ'ЯЗАНА ЕНЕРГІЯ

д.т.н., проф., Еткин В. А.

Залиште коментар

• Енергія і енергія
• Зовнішня і внутрішня енергія
• Вільна і зв'язана енергія
• Ексергія і енергія
• Енергія корисна і даремна
• Обговорення результатів досліджень

Випливає з 2-го початку термодинаміки необхідність розрізнити кількісну і якісну характеристику енергії знайшла відображення в прийнятому в термодинаміки розподілі енергії на вільну і пов'язану (відповідно придатну і непридатну до вчинення в певних умовах зовнішнього роботи). Такий поділ стало можливим після введення Р. Клаузиусом основоположного для термодинаміки поняття ентропії S. Відповідно до її змістом Г.Гельмгольц назвав твір абсолютної температури Т і ентропії S «пов'язаної енергією», а іншу частину F = U - TS - «вільної енергією» . Слідом за цим Дж. Гіббс ввів поняття «вільної ентальпії» G як різниці між ентальпії системи H = U + pV і пов'язаної енергією TS. Нескладно показати, що в умовах сталості температури T і обсягу V системи спад вільної енергії Гельмгольца визначає максимальну механічну роботу (роботу розширення), яку може зробити система при оборотному характер процесів. Дійсно, позначаючи елементарну роботу розширення через dWр і висловлюючи теплоту оборотного процесу dQ відомим чином через абсолютну температуру T і ентропію , Після застосування перетворення Лежандра TdS = d (TS) - SdT на підставі (2) маємо при T, V = const:

Аналогічним чином, позначаючи через роботу немеханічного характеру, і застосовуючи перетворення pdV = d (pV) - Vdp, знайдемо з (2) в умовах T, р = const:

Тому вільну енергію Гельмгольца і Гіббса називають відповідно ізохорно - ізотермічним і ізобарно - ізотермічним потенціалом. Однак поняття «вільної енергії» (Гельмгольца і Гіббса) зовсім не характеризує «запас» превратімой енергії в системі, оскільки як відбуваються не тільки за рахунок енергії самої системи, але і за рахунок енергії навколишнього середовища в процесі теплообміну з нею. Більше того, пов'язану енергію TS, строго кажучи, не можна вважати частиною внутрішньої енергії U або ентальпії H, оскільки для більшості випадків TS по своїй величині виявляється більше них самих [5]. Слід і помітити, що перехід вільної енергії в пов'язану не описує вичерпно дисипативні процеси в системі. Так, в процесах механічної обробки металів коефіцієнт виходу тепла (відношення виділився тепла до роботи деструкції) часто виявляється менше одиниці, що свідчить про перехід частини енергії в нетеплові форми. Нарешті, в відкритих системах (обмінюються речовиною з навколишнім середовищем) робота взагалі не визначається спадом будь-якого термодинамічного потенціалу системи. Причину цього неважко зрозуміти, розглядаючи об'єднане рівняння 1-го і 2-го почав для відкритих систем у формі узагальненого співвідношення Гіббса:

де - Маса k-го речовини і його хімічний потенціал. Якщо включити в праву частину (5) роботу і застосувати перетворення з (5) знайдемо:

звідки в силу визначення хімічного потенціалу
і співвідношення Гіббса-Дюгема слід рівність немеханічної роботи нулю. Таким чином, у багатьох випадках розподіл енергії на вільну і пов'язану і втрачає свою евристичну цінність.

Версія для друку
Автор: д.т.н., проф., Еткин В.А.
PS Матеріал захищений.
Дата публікації 15.08.2004гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів