III- NGUYÊN LÝ II NHIỆT ĐỘNG HỌC (NĐH).
G được gọi là năng lượng tự do đẳng nhiệt đẳng áp (thế đẳng nhiệt đẳng áp hoặc năng lượng ibbs).
Giả sử ở điều kiện p =const và T= const hệ trao đổi với môi trường một lượng nhiệt Qp= ∆H. Như vậy môi trường sẽ nhận một lượng nhiệt là Qp= -∆H .
Khi đó theo nguyên lí hai:
T ΔH T Q ΔSmôitruong = p = − Như vậy:
∆Scô lập=∆Shệ+∆Smôi trường= ∆Shệ -
TΔH ΔH
+ Khi ∆Scô lập >0 ⇔ ∆Shệ - >0 hay ∆H-T∆Shệ < 0 quá trình tự xảy ra.
TΔH ΔH
+ Khi ∆Scô lập =0 ⇔ ∆Shệ -
TΔH ΔH
=0 hay ∆H-T∆Shệ = 0 hệ ở trạng thái cân bằng. Vì T=const nên ta có: ∆H-T∆S = ∆(H-TS).
G=H-TS (3.23)
Người ta đặt:
G được gọi là năng lượng tự do đẳng nhiệt đẳng áp (thế đẳng nhiệt đẳng áp hoặc năng lượng Gibbs). đẳng áp hoặc năng lượng Gibbs).
Vì các đại lượng H, T, S đều là những hàm trạng thái nên G cũng là hàm trạng thái.
Như vậy ở điều kiện P và T không đổi ta có:
0
ΔG ≤ (3.24)
+ Khi ∆G <0 quá trình tự xảy ra.
+ Khi ∆G = 0 hệ ở trạng thái cân bằng.
Ta có thể phát biểu nguyên lý II theo năng lượng tự do đẳng nhiệt, đẳng áp (G) như sau:
“ trong hệ kín, ở nhiệt độ và áp suất không đổi, chỉ có những quá trình có kèm theo sự giảm năng lượng tự do đẳng nhiệt, đẳng áp mới có khả năng tự diễn. Quá trình dừng lại khi năng lượng tự do đẳng nhiệt, đẳng áp đạt giá trị cực tiểu”.
-
- Ý nghĩa của hàm G. Ý nghĩa của hàm G.
Từ biểu thức (3.23) ta có: ∆G = ∆H-T∆S-S∆T (*)
Mặt khác: H = U + PV ⇒ ∆H = ∆U + P ∆V + V ∆P(**). Từ (*) và (**) ta có: ∆G = ∆U + P∆V + V∆P -T ∆S - S∆T
Theo nglí I và II NĐH, đối với quá trình thuận nghịch ta có T∆S = Q= ∆U+ P∆V- A’ ⇒ ∆G = V∆P - S∆T+ A’ (***)
- P = const ⇒ ∆G = -S ∆T + A’ - T = const ⇒ ∆G = V∆P + A’
Từ biểu thức (***) ⇒
Nếu T, P=const, khi đó: ∆G = A’ (3.25)
Từ biểu thức
Từ biểu thức G = H-TS và biểu thức (3.25) ta thấy: Năng lượng tự do là một phần năng lượng toàn phần của hệ, phần đó trong biến đổi có thể sinh công có ích (A’ = ∆G ), phần còn lại(T ), phần còn lại( ∆S=Q) không thể sinh công, tồn tại dưới dạng nhiệt, làm tăng độ hỗn loạn của hệ
Ở đktc (298K, 1atm) ta có:
∆G0 = ∆H0 - T∆S0
-Vai trò của Vai trò của ∆∆H, H, ∆∆S đối với dấu của S đối với dấu của ∆∆G và chiều của G và chiều của
quá trình (đọc sách).quá trình (đọc sách).