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:

▪ Международное частное право. Шпаргалка

▪ Организационное поведение. Шпаргалка

▪ Государственное и муниципальное управление. 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 Экологически чистое топливо на основе углекислого газа 02.03.2022 Исследователи из Кембриджского университета совместно со специалистами из университета Нова де Лиссабон в Португалии разработали метод получения экологически чистого топлива из углекислого газа путем электролиза. В качестве катализаторов в этом процессе используются ферменты, выделенные бактериями. Проблема в том, что ферменты очень чувствительны к химической среде, и когда она меняется, они перестают работать. В этом случае процесс образования топлива серьезно замедляется. Эксперименты, проведенные в лаборатории, показали, что использование этих ферментов в качестве катализатора повышает эффективность производства топлива в 18 раз. Ученым удалось повысить эффективности электролиза путем точной настройки условий раствора для изменения локальной среды ферментов. "Ферменты эволюционировали в течение миллионов лет, чтобы быть чрезвычайно эффективными и избирательными - и они отлично подходят для производства топлива, потому что не имеют нежелательных побочных продуктов", - говорят ученые. Благодаря предложенному методу утилизации углекислого газа ученые предлагают решение сразу нескольких проблем. Во-первых, таким образом можно уменьшить количество парниковых газов, решив проблему глобального потепления. Нет необходимости тратить ресурсы на улавливание и хранение углекислого газа, что довольно дорого. В то же время решается проблема производства топлива, что очень актуально, и при его производстве не наносится вред природе. Тот факт, что ученые смогли подобрать необходимые параметры среды для процесса электролиза и ускорить его с помощью ферментных катализаторов, дает надежду, что предложенный метод получения топлива получит практическое применение.

Другие интересные новости:

▪ Системная плата MSI B650M Project Zero

▪ Ультразвуковой кухонный нож

▪ Сетевое хранилище TerraMaster F5-221

▪ Сверхточная звезда

▪ Нанолисты вместо платины

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Большая энциклопедия для детей и взрослых. Подборка статей

▪ статья Геркулесовы подвиги. Крылатое выражение

▪ статья Почему люди верили в существование ведьм? Подробный ответ

▪ статья Солнечный дистиллятор. Советы туристу

▪ статья Сетевой низкочастотный радиопередатчик. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Индикатор фазного провода. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026