где    =КБ – постоянная Больцмана

где    =КБ – постоянная Больцмана

КБ = 1,38 ∙ 10-23Дж/К

Формула Больцмана позволяет теоретически рассчитать энтропию системы по числу возможных ее микросостояний. Таким образом могут быть определены абсолютные значения энтропии кристаллов. Увеличение числа микросостояний системы связано с ростом неупорядочности системы (два слоя упорядоченная система; один слой – неупорядоченная система). Поэтому молекулярно-кинетическое определение энтропии:

Энтропия – есть мера вероятности пребывания системы в данном состоянии или мера неупорядоченности системы.

Важное значение понятия энтропии связано с тем, что на основе этой величины можно прогнозировать направление самопроизвольного протекания процессов, согласно П началу термодинамики.

Энтропия по своему значению может иметь абсолютное и относительное значения. Абсолютное – когда нет движения. Энтропия идеального кристалла у алмаза = 0 (Ш начало термодинамики). За «0» принята энтропия протона водорода (относительная энтропия).

S^o ₂₉₈^о _{К (Н}⁺₎

Н₂ = 32 – это значит, что система имеет ω = 10¹⁰ – 10²⁵ микросостояний хаотичности. Энтропия меняется от фазового состояния. Энтропия жидких систем больше, чем газообразных. Чем меньше энтропия, тем тверже вещество. У алмаза S = 0,56 (таблица Менделеева – энтропия увеличивается в группах).

Второй закон термодинамики:

В изолированных системах самопроизвольно протекают процессы в сторону увеличения энтропии (DS > 0).

Используя первый закон термодинамики, нельзя определить направление течения самопроизвольного процесса при данных условиях.

Физический смысл энтропии

1. Если система изолирована, при протекании в ней обратимых процессов энтропия не изменяется. При обратимых процессах – растет, т.е. энтропия является критерием самопроизвольных процессов в изолированных системах.

2. Увеличение энтропии связано с усилением хаотического движения молекул, т.е. рост энтропии связан с увеличением неупорядоченности в системах. Т.е. энтропия – мера беспорядка в системе.

Термодинамический потенциал характеризует стремление системы достигнуть минимума энергии.

G  - термодинамический потенциал

DG = - A_max – изобарно-изотермический потенциал или свободная энергия Гиббса

G – свободная энергия – системы валюты, расплачивания с окружающей средой. Система находится в балансе. Энтальпия Н – величина увеличения запаса энергии. S – энтропия – на разрушение.

G – энергия Гиббса, вводится в качестве критерия самопроизвольности процессов в открытых и закрытых системах. Эта функция получила название в честь американского ученого Гиббса, который вывел эту функцию и применил в термодинамических расчетах.

На основании уравнения Гиббса второе начало термодинамики можно сформулировать следующим образом:

В изобарно-изотермических условиях (р, Т – const.) в системе самопроизвольно могут осуществляться только такие процессы, в результате которых энергия Гиббса системы уменьшается (DG < 0). В состоянии равновесия энергия Гиббса системы не меняется (DG = 0); DG > 0 – процесс не протекает (G – const.); DG ≤ 0 (р, Т – const.).

а) DG = DН – ТDS – изобарно-изотермический потенциал

Свободная энергия Гиббса. Она является мерой устойчивости системы при постоянном давлении.

При условии постоянства объема состояние системы может быть описано аналогичной характеристической функцией, которая называется свободной энергий Гельмгольца: