Termodinamik potensiallar

Termodinamik potensiallar


Termodinamik potensiallar — termodinamik tizim holatini toʻla tavsiflaydigan va oʻzaro bogʻlanmagan hajm V, bosim r, temperatura T, entropiya S, tizimdagi zarralar soni N va boshqa makroskopik parametrlar x{ ning aniq funksiyalari. Termodinamik potensiallar ichki energiya UqU(S, V, N, x), Gelmgolts energiyasi FqF(V, T, N, x), Gibbs energiyasi GqG(p, T, N, x), entalpiya HqH(S, p, N, x) kabi funksiyalardan iborat. Termodinamik potensiallar bir-biri bilan quyidagicha bogʻlangan: FqU—TS, GqFQpV, HqUQpV. Termodinamik potensiallardan bittasi maʼlum boʻlsa, tizimning barcha termodinamik xossalarini aniklash mumkin. Har qanday termodinamik tizim uchun Termodinamik potensiallar statistik fizika usuli yordamida hisoblanadi. Termodinamik potensiallar terminini fanga 1884-yilda fransuz fizigi P. Dyugem kiritgan. Termodinamik potensiallar usulining asoschisi J. U. Gibbs oʻzining ilmiy ishlarida "fundamental funksiyalar"ni termin sifatida qoʻllagan.
GIBBS VA GELMGOLS ENERGIYALARI
Izolirlangan sistemada jarayonning yo’nalishi va muvozanatning qaror topishi shartini entropiya qiymatlarining o’zgarishi ifodalaydi. Izolirlanmagan sistemada turg’un temperaturada boradigan jarayonlarda bu vazifani Gibbs energiyasi (funksiyasi) va Gelmgols energiyasi (funksiyasi) bajaradi (1960 y.). Bu ikkala funktsiya – 1960 yilgacha izotermik potentsiallar deb, Gelmgols energiyasi izoxorik potentsial yoki erkin energiya, Gibbs energiyasi – izobarik potentsial yoki termodinamik potentsial deb, yuritilar edi. Hozir ham «Izotermik potentsial» atamasi ishlatilib turiladi. Gelmgols va Gibbs energiyalari holat funksiyasi, ya‘ni to’liq funksiya bo’lganligidan Gelmgols funksiyasi, Gibbs funksiyasi deb ham ataladi.
Ko’p jarayonlar izotermik – izoxorik ravishda – turg’un temperatura va turg’un hajmda (T = const, V = const) yoki izotermik – izobarik ravishda – turg’un temperatura va turg’un bosimda (T = const, P = const) boradi. Shunga ko’ra, izotermik – izoxorik jarayonlarda Gelmgols funksiyasi, izotermik – izobarik jarayonlarda Gibbs funksiyasi qo’llaniladi. Gelmgol energiyasi yoki funksiyasi ortadi, G₁ ba‘zan Ф harfi bilan belgilanadi.
Izotermik – izoxorik jarayonlarda uning yo’nalishini va muvozanat shartini Gelmgols energiyasini qiymati, izotermik-izobarik jarayonlarda Gibbs energiyasi qiymatiing o’zgarishi ifodalaydi.
Izotermik – izoxorik jarayonda bajarilgan ish Gelmgols funksiyasining kamayishiga teng yoki undan kichik bo’ladi.
Agar jarayon qaytar bo’lsa, maksimal ish – A_max bajariladi va u Gelmgols funksiyasining kamayishiga teng bo’ladi.
A_max = - ΔF (V.15)
Agar jarayon qaytar bo’lmasa, bajarilgan ish Gelmgolts funktsiyasining kamayishidan kam bo’ladi:
А < - ΔF (V.16)
Ђ = U – TS tenglamani quyidagicha yozish mumkin:
U = F + TS
Sistemaning ichki energiyasini ikki energiya yig’indisidan-Gelmgols funksiyasininг F va bog’langan energiya TS dan iborat deb qarash mumkin.
Turg’un temperatura va turg’un hajmda qaytar jarayon borganda Gelmgols funktsiyasini qiymati o’zgarmaydi, qaytmas, o’z–o’zicha boradigan jarayon sodir bo’lganda Gelmgols funktsiyasining qiymati kamayadi, ya‘ni bu sharoitda jarayon Gelmgols funktsiyasi kamayadigan yo’nalishda boradi. Gelmgols funktsiyasining qiymati minimumga yetganda, muvozanat qaror topadi. Demak, muvozanat shartining matematik ifodasi quyidagicha bo’ladi:
dF = O dF > O (V.17)
Turg’un temperatura va turg’un bosimda boradigan jarayonlarning yo’nalishini va muvozanat shartini Gibbs funktsiyasi (G) qiymatining o’zgarishi ifodalaydi.
O’z – o’zicha boradigan jarayonlarda Gibbs funktsiyasining qiymati kamayadi, ya‘ni jarayon Gibbs funktsiyasining kamayishi tomon boradi. Gibbs funktsiyasi minimum qiymatga ega bo’lganda, muvozanat qaror topadi.