8. Энергия Гиббса

В качестве критерия самопроизвольности процессов в открытых и закрытых системах вводится новая функция состояния - энергия Гиббса. Эта функция получила название в честь великого американского физика Д. У. Гиббса (1839-1903), который вывел эту функцию, а затем использовал в термодинамических работах.

Энергия Гиббса определяется через энтальпию Н и энтропию S с помощью соотношений:

G = H - S,

ΔG = ΔH - ΔS.

На основе энергии Гиббса второе начало термодинамики можно сформулировать следующим образом: в изобарноизотермических условиях (р, Т = const) в системе самопроизвольно могут осуществляться только такие процессы, в результате которых энергия Гиббса системы уменьшается (ΔG <0). В состоянии равновесия энергия Гиббса системы не меняется (G = const, AG = 0).

ΔG < 0, р, Т = const.

Из изложенного вытекает, что энергия Гиббса играет большую роль в изучении биоэнергетических процессов. С помощью этой функции состояния можно прогнозировать направление самопроизвольных процессов в биологических системах и рассчитывать максимально достижимый КПД.

Энергия Гиббса G так же, как и энтальпия Н, является функцией состояния системы. Поэтому изменение энергии Гиббса ΔG может использоваться для характеристики химических превращений аналогично изменению энтальпии ΔН. Уравнения реакции, для которых указывается соответствующее этим реакциям изменение энергии Гиббса, также называются термохимическими.

Химические реакции, при протекании которых происходит уменьшение энергии Гиббса системы (ΔG < 0) и совершается работа, называются экзергоническими. Реакции, в результате которых энергия Гиббса возрастает (ΔG > 0) и над системой совершается работа, называются эндергоническими.

Выведенная на основе второго начала термодинамики энергия Гиббса является функцией состояния. Следовательно, так же, как и для энтальпии, может быть сформулирован закон Гесса для энергии Гиббса в следующей форме: изменение энергии Гиббса при образовании заданных продуктов из данных реагентов при постоянных давлении и температуре не зависит от числа и вида реакций, в результате которых образуются эти продукты.

Важный пример применения закона Гесса - расчет энергии Гиббса реакции окисления глюкозы дикислородом. Изменение энергии Гиббса в этой реакции при р = 101 кПа и Т = 298°К, определенное вне организма, равно ΔG° = 2880 кДж/моль. Соответствующее термохимическое уравнение записывается в виде:

С₆Н₁₂О₆ + 6О₂ = 6СО₂ + 6Н₂О, ΔG_pя° = 2880 кДж/моль.

В клетках организма эта реакция осуществляется через целый ряд последовательных стадий, изученных биохимиками. Можно предсказать исходя из закона Гесса, что сумма изменений энергии Гиббса во всех промежуточных реакциях равна ΔG_pя:

ΔG₁ + ΔG₂ + ΔG₃ + ... + ΔG_n = ΔG_pя °.

Энергия Гиббса реакции равна алгебраической сумме энергий Гиббса образования стехиометрического количества продуктов за вычетом алгебраической суммы энергий Гиббса образования стехиометрического количества реагентов:

ΔG_pя = (n_cΔG_c + n_DΔG_D)(n_AΔG_A + n_BΔG_B).

Авторы: Дроздова М.В., Дроздов

<< Назад: Формула Больцмана

>> Вперед: Растворы. Классификация растворов

Рекомендуем интересные статьи раздела Конспекты лекций, шпаргалки:

▪ Общая психология. Конспект лекций

▪ Поведение потребителей. Шпаргалка

▪ Акушерство и гинекология. 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:

Атомный секрет вечного блеска золота 20.06.2026

Золото издавна считается символом вечности и благородства не только из-за своей редкости, но и благодаря удивительной химической стойкости. В отличие от большинства металлов, оно не окисляется на воздухе, не тускнеет и не покрывается ржавчиной даже спустя тысячелетия. Эта уникальная инертность позволила золотым артефактам сохранять первозданный блеск с древних времен. Однако точный механизм такой защиты долго оставался загадкой для ученых. Недавнее исследование американских химиков-вычислителей раскрыло, что дело не просто в слабом взаимодействии с кислородом, а в особой атомной структуре поверхности металла. Сотрудники Тулейнского университета Санту Бисвас и Мэтью М. Монтемор провели детальное компьютерное моделирование, чтобы понять, как молекулы кислорода взаимодействуют с поверхностью золота. Ученые сравнили два основных типа атомных структур: "реконструированные" и "нереконструированные" поверхности. Было доказано, что природная способность золота к перестройке атомов играет кл ...>>

Смарфон Realme 16T 5G 20.06.2026

В сегменте доступных смартфонов с акцентом на длительную работу без подзарядки компания Realme представила интересную новинку - модель Realme 16T 5G. Главным преимуществом устройства стала по-настоящему впечатляющая батарея емкостью 8000 мАч, которая способна обеспечить до трех дней автономной работы при умеренном использовании. При этом инженерам удалось сохранить относительно компактный корпус толщиной менее 9 мм и вес всего 224 грамма, что делает смартфон удобным для повседневного ношения несмотря на внушительный аккумулятор. Смартфон оснащен большим 6,8-дюймовым LCD-дисплеем с высокой частотой обновления 144 Гц и пиковой яркостью до 1200 нит. Такое сочетание обеспечивает плавную картинку в динамичных сценах и комфортное восприятие контента даже под прямыми солнечными лучами. За производительность отвечает энергоэффективный процессор MediaTek Dimensity 6300, дополненный оперативной памятью LPDDR4X и накопителем UFS 2.2. Для эффективного отвода тепла во время продолжительных нагру ...>>

Проблема набора веса после 40 19.06.2026

С возрастом многие люди замечают, что поддерживать привычный вес становится все сложнее, даже если рацион и уровень активности существенно не меняются. Ученые из Каролинского института в Швеции раскрыли одну из ключевых биологических причин этого явления. Они показали, что с годами в жировой ткани замедляется процесс обновления липидов, из-за чего организм постепенно накапливает жир. Это естественное возрастное изменение объясняет, почему после 40 лет тело начинает "работать" иначе, способствуя набору веса. В долгосрочном исследовании специалисты наблюдали за жировой тканью 54 мужчин и женщин на протяжении в среднем 13 лет. Независимо от того, набирали участники вес или, наоборот, худели, у всех без исключения скорость липидного обмена в жировых клетках заметно снижалась. Жир в клетках обновляется все медленнее, и этот процесс происходит автоматически с течением времени. Те, кто не компенсировал замедление уменьшением калорийности питания, в среднем набирали около 20% от исходного в ...>>

Случайная новость из Архива Измерение темной энергии 19.08.2023 Исследователи астрофизического факультета Кембриджского университета представили новый способ измерения таинственной темной энергии - гипотетической формы энергии, предполагаемой ответственной за ускоренное расширение Вселенной. Вместо изучения галактик ранних этапов Вселенной, ученые обратили внимание на движение Млечного Пути и Андромеды, двух соседних галактик, которые непосредственно сближаются друг с другом. Эти две гигантские галактики приближаются друг к другу и находятся на пути к будущему столкновению. Под воздействием гравитационных сил сближения они будут медленно начинать вращаться вокруг общего центра масс, и каждое полное обращение займет около 20 миллиардов лет. Однако задолго до завершения этого цикла, примерно через пять миллиардов лет, Млечный Путь и Андромеда начнут сливаться. Согласно проведенным исследованиям, в этом процессе на галактики будут действовать силы, действующие в разных направлениях. Гравитация будет сближать их, как предсказывает теория Эйнштейна, но возможная темная энергия также должна оказывать противодействие. Ученые разработали модель, основанную на массах галактик и их орбитах, чтобы установить верхний предел космологической постоянной. Эта модель представляет собой наиболее простое описание темной энергии. Исследование показало, что существующие погрешности могут вызвать показания, превышающие значение, полученное с использованием данных наблюдений за далекими сверхновыми, вплоть до пяти раз. Необходимо отметить, что текущая степень погрешности оценки остается достаточно высокой. Этот подход был представлен скорее как демонстрация метода, который требует дальнейшего совершенствования. Исследователи предполагают, что современные космические телескопы NASA могут значительно повысить точность измерений масс и траекторий галактик, а также снизить уровень погрешности. Помимо этого, предложенный метод может быть применен для анализа сближения других галактик. Все вместе, различные подходы к измерениям могут помочь подтвердить существование таинственной темной энергии и исследовать ее природу.

Другие интересные новости:

▪ Игровые мыши Elecom позволяют настраивать разрешение по двум осям независимо

▪ Слюна гусениц против пластика

▪ Разработана технология для добычи воды на Луне

▪ Искусственных поросята - доноры органов для людей

▪ Новый уникальный тип магнита

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Радиолюбительские расчеты. Подборка статей

▪ статья Из песка веревки вить. Крылатое выражение

▪ статья Какой легендарный американский президент использовал в своих записях смайлики? Подробный ответ

▪ статья Карабинный тормоз. Советы туристу

▪ статья Приставка для измерения частотных характеристик. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Телеграфный фильтр к приемнику. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026