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:

▪ Микроэкономика. Шпаргалка

▪ Стратегический менеджмент. Шпаргалка

▪ Административное право. Шпаргалка

Смотрите другие статьи раздела Конспекты лекций, шпаргалки.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Обновленный электромобиль Volkswagen ID.3 11.03.2025 Автопроизводитель Volkswagen представил обновленную версию своего популярного электромобиля ID.3. Модель 2025 года получила ряд изменений, направленных на повышение технологичности, комфорта и доступности. Главные изменения коснулись интерьера, а также впервые появилась версия с новым литий-железо-фосфатным аккумулятором (LFP). До сих пор ID.3 комплектовался исключительно никель-марганец-кобальтовыми (NMC) батареями. Теперь же покупателям доступна версия с LFP-аккумулятором емкостью 53,6 кВтч, обеспечивающим запас хода в 451 км по циклу CLTC. Поставщиком аккумуляторов выступает компания CATL. Важно отметить, что LFP-аккумуляторы имеют ряд преимуществ перед NMC, таких как большая термостойкость, более длительный срок службы и меньшая стоимость. Однако они уступают NMC в плотности энергии, что отражается на времени зарядки. Быстрая зарядка ID.3 с LFP-аккумулятором с 30% до 80% занимает 48 минут, что дольше, чем у версии с NMC (42 минуты). Силовая установка электромобиля осталась без изменений. На задней оси установлен электродвигатель мощностью 125 кВт (170 л.с.) с крутящим моментом 310 Нм. Средний расход электроэнергии составляет 13,4 кВтч на 100 км. Внешние изменения минимальны: появились два новых цвета кузова (бежевый и светло-голубой), а передние стойки теперь частично окрашены в черный цвет. Дизайн колесных дисков остался прежним - доступны варианты 18 и 20 дюймов. Основные обновления коснулись салона ID.3. Размер центрального экрана мультимедийной системы увеличился с 10 до 12,9 дюйма, тогда как цифровая панель приборов осталась 5,3-дюймовой. Экран получил более тонкие рамки и лишился нижней панели с физическими кнопками. Центральная консоль также была переработана: добавлена платформа для беспроводной зарядки смартфонов и два подстаканника. В целом, интерьер стал выглядеть более современным и премиальным. Volkswagen продолжает выпускать ID.3 с NMC-аккумулятором по той же стартовой цене, что и версию с LFP. Емкость этого аккумулятора составляет 52,8 кВтч, а запас хода практически идентичен - 450 км. Основное отличие, как уже отмечалось, - более быстрая зарядка. Новый Volkswagen ID.3 2025 года уже доступен в Китае по цене от $16500 за базовую комплектацию до $18800 за топовую версию.

Другие интересные новости:

▪ Идеальные манекены отпугивают покупателей

▪ Микроволны для лекарств

▪ На Энцеладе найдены все химические ингредиенты жизни

▪ Развитие резистентности к антибиотикам

▪ Комариный укол

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Устройства защитного отключения. Подборка статей

▪ статья Бинт для сантехники. Советы домашнему мастеру

▪ статья Кто спас от самоубийства более 150 человек с помощью простой беседы и чая? Подробный ответ

▪ статья Лиджи китайское. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Блокиратор со световой индикацией. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Кольцевой стереодекодер в УКВ ЧМ приемниках. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026