Расчет изменения энергии Гиббса и Гельмгольца для различных процессов

1) Изменение энергий Гиббса и Гельмгольца при изменении температуры

Температурная зависимость энергий Гиббса и Гельмгольца от температуры определяется соотношениями:

И в интегральной форме:

2) Изменение энергий Гиббса и Гельмгольца при изотермическом расширении или сжатии

Изменения энергий Гиббса и Гельмгольца при сжатии или расширении, когда Т = const, выражаются в дифференциальной форме уравнениями:

Для идеальных газов в интегральной форме:

Для конденсированных систем при умеренных давлениях

где – объем конденсированной фазы.

3) Изменение энергий Гиббса и Гельмгольца при фазовых превращениях

Изменение энергии Гиббса для фазовых переходов

для испарения и возгонки (р = const)

для плавления и полиморфных превращений

4) Изменение энергий Гиббса и Гельмгольца при химической реакции

Рассмотрим различные способы:

I. Изменение энергии Гиббса можно рассчитать, используя стандартные энергии Гиббса образования реагентов и продуктов:

II. По определению, G = H – TS:

где и рассчитываем по уравнениям (1.16) и (1.18) соответственно.

При произвольной температуре изменение энергии Гиббса рассчитывают аналогично:

при этом температурные зависимости стандартной энтальпии и энтропии реакции определяются выражениями (1.26) и (2.25) соответственно.

III. Для расчета энергии Гиббса реакции удобно использовать так называемую приведенную энергию Гиббса или Ф-потенциал:

Приведенный потенциал имеет размерность [Дж·моль^-1·К^-1], численные значения этой функции для интересующего вещества при разных температурах можно найти в специализированных термодинамических справочниках. Для расчета стандартной энергии Гиббса реакции с помощью Ф-потенциала используют формулы:

Изменение энергии Гельмгольца химической реакции связано с энергией Гиббса соотношением

где Δ n – изменение количества молей газообразных веществ в ходе реакции. Для реакций в конденсированной фазе эти две величины практически одинаковы