ГЕЛЬМГО́ЛЬЦА ЭНЕ́РГИЯ
-
Рубрика: Физика
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
Книжная версия:
Электронная версия:
ГЕЛЬМГО́ЛЬЦА ЭНЕ́РГИЯ (свободная энергия, изохорно-изотермический потенциал), один из потенциалов термодинамических, характеристическая функция при выборе объёма V и темп-ры T в качестве независимых термодинамич. переменных. Как термодинамич. потенциал введена в 1876 Дж. У. Гиббсом, в 1882 Г. Гельмгольц предложил термин «свободная энергия».
Существование Г. э. есть следствие первого и второго начал термодинамики. Г. э. связана с внутр. энергией U и энтропией S соотношением F=U–TS. Изменение F при квазистатич. процессе равно dF=–SdT-pdV; следовательно, убыль Г. э. при изотермич. процессе равна полной работе, совершаемой системой. Энтропию и давление можно получить, дифференцируя Г. э. по T и V:S=–(\partial F/\partial T)_V, \ p=–(\partial F/\partial V)_T. Это означает, что Г. э. есть характеристич. функция в переменных T и V. Для многокомпонентных систем dF=-SdT-pdV+\sum_i \mu_i dN_i, где dN_i – приращение массы i-гo компонента, μ_i=(\partial F/\partial N_i)_{T,V} – химич. потенциал. Условием термодинамич. равновесия системы является минимум Г. э. при постоянстве T, V и др. термодинамич. параметров, определяющих состояние системы.
В статистич. физике более распространён термин «свободная энергия», она определяется через логарифм статистического интеграла (или статистической суммы) Z: F= –kT \text{ln}Z (k – постоянная Больцмана).