الفيزياء · المسرد

ما معنى الطاقة الحرة لهلمهولتز، والإنتالبي الحرّ لغيبس؟

تعريف 28.3 الفيزياء الجامعية — السنة الثانية · الفصل 28 — الكمونات الترموديناميكية
F=UTS(الطاقة الحرة),G=HTS=U+PVTS(الإنتالبي الحرّ).F = U - TS \quad\text{(\emph{الطاقة الحرة})}, \qquad G = H - TS = U + PV - TS \quad\text{(\emph{الإنتالبي الحرّ})}.

وكلاهما تابعا حالة شاملان، يقاسان بالجول.

أمثلة

مثال 28.5 (الغاز المثالي)

من أجل nn مولًا، U=ncVT+U0U = nc_{V}T + U_0 و S=ncVlnT+nRlnV+S0S = nc_V\ln T + nR\ln V + S_0 يعطيان F(T,V)=nRTlnV+f(T)F(T,V) = -nRT\ln V + f(T): فيكون P=VF=nRT/VP = -\partial_VF = nRT/V — أي إن معادلة الحالة تخرج من FF — ويعطي S=TFS = -\partial_TF الإنتروبيا من جديد. وفي المتغيرات (T,P)(T,P)، G(T,P)=nRTlnP+g(T)G(T,P) = nRT\ln P + g(T)، ومن ثَمّ V=PG=nRT/PV = \partial_PG = nRT/P، ويكون الإنتالبي الحرّ المولي μ(T,P)=μ(T)+RTln(P/P)\mu(T,P) = \mu^\circ(T) + RT\ln(P/P^\circ) — وهو الكمون الكيميائي للغاز، وهو ينمو مع ضغطه: فالغاز يجري من μ\mu العالي إلى المنخفض، أي هنا من الضغط العالي إلى المنخفض.

اقرأ في الفصل ←