Cтраница 3
В работу превращается только та ее часть, которую обозначили F и назвали свободной энергией. Эта работа ( Av) называется полезной и, если процесс протекает обратимо, является максимальной. Величина полезной максимальной работы Av не включает в себя работу изменения объема, поскольку, кроме постоянства температуры, в выводе принималось также постоянство объема системы. Эта работа может быть, например, электрической работой, совершаемой гальваническим элементом. [31]
Указанные условия постоянства объема имеют место при проведении химической реакции в ящике Вант-Гоффа. Величину полезной максимальной работы при химической реакции можно рассматривать как меру химического сродства реагирующих веществ, так как она зависит только лишь от свойства реагирующих веществ и термодинамического состояния и не зависит от пути ( при Т - const) и случайных условий течения реакции. Знак полезной максимальной работы определяет возможность и невозможность реакции, и величина ее определяет константу равновесия. За величину химического сродства принято считать максимальную полезную работу реакции, когда концентрации или парциальные давления всех компонентов реакции равны единице. [32]
Из электротехники известно, что энергия электрического тока, равна произведению разности потенциалов, вызывающей протекание тока, на количество электричества, перенесенное этим током. В гальваническом элементе разность потенциалов между полюсами равна Электродвижущей силе, а количество электричества, переносимого током, в соответствии с законом Фарадея, пропорционально количеству вещества, отложившегося на электродах. Таким образом, величина максимальной работы, полученной от данного гальванического элемента, зависит от количества вещества, израсходованного в процессе работы. [33]
Если параметры 10, Т0, S0 соответствуют состоянию равновесия с окружающей средой, то выражение ( 53) дает величину минимальной затраты работы, необходимой для перехода тела из состояния равновесия с окружающей средой в заданное состояние. Справедлива, очевидно, также следующая формулировка: выражение ( 53) определяет величину максимальной работы, которая может быть получена при обратимом переходе из заданного состояния в состояние равновесия с окружающей средой. [34]
Если начальные концентрации реагирующих веществ совпадают с равновесными, то второе слагаемое правой части по абсолютной величине будет равно первому слагаемому и работа А равна нулю. Она может быть больше или меньше нуля. Если А 0, то реакция развивается самопроизвольно в прямом направлении, если А 0 - в обратном. Итак, величина максимальной работы говорит об энергии химической реакции, а знак - о направлении реакции. [35]
Мы видели, что образование двойного электрического слоя может быть обусловлено различными факторами. Так, кроме перехода ионов металла с поверхности его в раствор и обратно, возможна, например, адсорбция ионов или полярных молекул из раствора. Однако адсорбция может изменить только строение двойного слоя, но не величину суммарного скачка потенциала металл - раствор. Этот скачок выражает величину максимальной работы процесса перехода ионов из кристаллической решетки металла в раствор, что сопровождается сольватацией их, или обратного перехода из раствора в решетку металла. [36]
Большинство реальных процессов протекает не в изолированных системах, а в системах либо при постоянном объеме, либо при постоянном давлении и, следовательно, максимум энтропии уже не определяет состояние равновесия. Поэтому необходимо введение других функций, указывающих направление процессов в неизолированных системах. Очевидно, что любой самопроизвольный процесс может быть использован для производства работы. Например, энергия, освобождающаяся при реакции окисления паров бензина в моторе автомобиля, обеспечивает работу, необходимую для его движения. В качестве меры стремления данного процесса к самопроизвольному протеканию при постоянной температуре принимают величину максимальной работы, которую процесс может совершить. [37]