5. Второе начало термодинамики. Свободная энергия Гиббса

Организм совершает работу, затрачивая внутреннюю энергию, запасенную в виде энергии химического взаимодействия атомов составляющих его веществ. Математическое выражение ΔE = Q - W первого начала термодинамики определяет точное соотношение между расходом внутренней энергии системы ΔЕ, работой W, совершаемой системой, и энергией Q, которая теряется в виде теплоты. Однако из первого начала термодинамики нельзя определить часть расходуемой внутренней энергии, которая может быть преобразована в работу.

Теоретические оценки затрат осуществляются на основе второго начала термодинамики. Этот закон накладывает строгие ограничения на эффективность преобразования энергии в работу и, кроме того, позволяет ввести критерии возможности самопроизвольного протекания того или иного процесса.

Процесс называется самопроизвольным, если он осуществляется без какихлибо воздействий, когда система предоставлена самой себе.

Существуют процессы, при которых внутренняя энергия системы не меняется (ΔЕ = 0). К таким процессам относится, например, ионизация уксусной кислоты в воде.

Целый ряд самопроизвольных процессов протекает с увеличением внутренней энергии (ΔЕ > 0). Сюда относятся, в частности, типичные реакции образования бионеорганических соединений альбумина (белок плазмы крови) с ионами металлов, например Сu²⁺.

Изменение внутренней энергии АЕ для закрытых систем не может служить критерием самопроизвольного протекания процессов. Следовательно, первого начала термодинамики, из которого получен этот критерий, недостаточно для решения вопроса о самопроизвольности, равно как и об эффективности процессов. Решение этих вопросов достигается с помощью второго начала термодинамики.

Для формулировки второго начала термодинамики необходимо ввести понятия обратимого и необратимого в термодинамическом смысле процессов.

Если система находится в равновесии, это состояние поддерживается как угодно долго при неизменности внешних условий. При изменении внешних условий состояние системы может меняться, т. е. в системе может протекать процесс.

Процесс называется термодинамически обратимым, если при переходе из начального состояния 1 в конечное состояние 2 все промежуточные состояния оказываются равновесными.

Процесс называется термодинамически необратимым, если хоть одно из промежуточных состояний неравновесно.

Обратимый процесс можно осуществить лишь при достаточно медленном изменении параметров системы - температуры, давления, концентрации веществ и др. Скорость изменения параметров должна быть такой, чтобы возникающие в ходе процесса отклонения от равновесия были пренебрежимо малы. Следует отметить, что с обратимостью связана важная проблема медицины - консервация тканей при низких температурах.

Обратимые процессы являются предельным случаем реальных процессов, происходящих в природе и осуществляемых в промышленности или в лабораториях.

Авторы: Дроздова М.В., Дроздов

<< Назад: Закон Гесса

>> Вперед: Второе начало термодинамики. Энтропия

Рекомендуем интересные статьи раздела Конспекты лекций, шпаргалки:

▪ Маркетинг. Конспект лекций

▪ Таможенное право. Конспект лекций

▪ Экспериментальная психология. Конспект лекций

Смотрите другие статьи раздела Конспекты лекций, шпаргалки.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

Случайная новость из Архива RFID-метка 4х4 мм со встроенной антенной 09.05.2016 Новая микросхема NFC-транспондера является одной из самых маленьких в мире RFID-меток, имеющих встроенную антенну. RF37S114 представляет собой полноценный транспондер 13.56MHz совместимый со стандартами NFC Tag Type 5 ISO/IEC 15693 и ISO/IEC 18000-3 (Mode 1). На чипе размером лишь 4х4 мм размещается рамочная антенна, которая, несмотря на свои миниатюрные размеры, позволяет считывать данные на дистанции не менее 5 мм. Чип может использоваться для идентификации продукции, управления цепочками поставок, при учете материальных ресурсов и в других приложениях. В зависимости от типа ридера и его антенны за одну секунду можно считываться до 50 меток RF37S114. Особенностью RF37S114 является отсутствие выводов для пайки - работа идет через антенну, размещенную непосредственно на корпусе чипа. Микросхема имеет уникальный 64-битный неизменяемый идентификатор и 256 бит перезаписываемой пользователем памяти. Доступ к встроенной пользовательской памяти осуществляется с помощью ридера на частоте 13.56 МГц. Память организована в виде 8 блоков по 32 бит. Для каждого пользовательского блока имеется отдельный бит защиты, при установке которого дальнейшая перезапись данных становится невозможной. В качестве ридера можно использовать микросхемы серии TRF797x (Статья по RFID-решениям TI). При использовании микросхемы ридера TRF7970A и антенны из 5 витков провода с внешним размером 20х20 мм дальность чтения метки составила 1,6 см. Гарантированный срок хранения данных 10 лет, число циклов перезаписи не менее 100 тысяч. Рабочий температурный диапазон микросхемы -20...+ 70 °C, размер корпуса 4 mm х 4 mm х 0.66 mm +-0,1 мм.

Другие интересные новости:

▪ Умный инсулин для лечения сахарного диабета 1-го типа

▪ Самогон вместо бензина

▪ Система жидкостного охлаждения для компактных ПК Asetek 645LT

▪ SATA победил IDE

▪ Смартфон LeTV Le 1s 1080р

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Телефония. Подборка статей

▪ статья Природоохранное законодательство. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Что такое резус-фактор? Подробный ответ

▪ статья Подорожник ланцетовидный. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Чипсы. Простые рецепты и советы

▪ статья Работа ресиверов НТВ-1000 и НТВ-2000 с двухдиапазонными конверторами. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026