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 электроника и электротехника. Шпаргалка

▪ Патологическая анатомия. Шпаргалка

▪ История медицины. 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:

Мизофония может иметь выраженную генетическую основу 15.10.2026

Для большинства людей звук жевания, дыхания или сопения остается практически незаметной частью повседневной жизни. Однако у людей с мизофонией такие совершенно обычные звуки способны вызывать мгновенную и крайне сильную негативную реакцию. Причины этого состояния до сих пор изучены недостаточно, однако новое исследование указывает на важную роль наследственности. Полученные данные свидетельствуют о том, что предрасположенность к мизофонии может иметь глубокую генетическую основу. Исследованием занималась команда Медицинской школы Йельского университета, сосредоточившая внимание на семейной истории людей с этим расстройством. В отличие от ряда предыдущих работ, проводившихся преимущественно с помощью дистанционных опросов, на этот раз специалисты непосредственно обследовали 101 человека с мизофонией и членов их семей. Такой подход позволил исследователям оценить не только распространенность состояния среди родственников, но и возможные связи с другими особенностями психического здоро ...>>

Запись магнитных данных с помощью сверхбыстрых лазерных импульсов 15.10.2026

Системы хранения данных постоянно сталкиваются с необходимостью одновременно увеличивать скорость записи, плотность информации и энергоэффективность. Один из возможных путей решения этой задачи связан с использованием света для управления магнитными состояниями материала. Инженеры Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали метод, в котором специально сформированные лазерные импульсы позволяют изменять направление намагниченности, открывая перспективу создания более быстрых и компактных магнитных устройств памяти. Главное отличие нового подхода заключается в том, что исследователи управляют не составом магнитного материала, а характеристиками самого лазерного излучения. Ультрабыстрый лазер концентрирует энергию на микроскопическом участке поверхности. Когда диаметр светового пятна становится меньше 1,36 мкм, специалистам удается переключать направление намагниченности независимо от спиральности света, то есть направления вращения его поляризации. Это позволяет отказаться от ...>>

Биокаталитический способ получения хиральных оксазолидинонов 14.10.2026

Химия все чаще обращается к биологическим молекулам, чтобы сделать синтез сложных веществ более точным и эффективным. Особенно важны такие технологии при создании соединений, у которых одинаковый химический состав может сопровождаться разным пространственным расположением атомов и, следовательно, различными свойствами. Исследователи из Калифорнийского технологического института и Университета Питтсбурга предложили новый биокаталитический подход, позволяющий получать хиральные оксазолидиноны непосредственно из простых неактивированных алкенов. В основе предложенного метода лежит последовательность из двух реакций - азиридинирования и последующего расширения цикла. Этот каскад запускается с помощью гемопротеина, который выполняет функцию катализатора и позволяет направлять химическое превращение в нужную сторону. В результате из относительно простого исходного соединения формируется более сложная циклическая структура с заданной пространственной конфигурацией. Особенно существенным ...>>

Случайная новость из Архива Лед и землетрясения 19.09.2008 Геофизик Андреа Хампель из Рурского университета в Германии заинтересовалась тем фактом, что около 9000 лет назад в Скандинавии прошел ряд крупных землетрясений, тогда как в наше время этот регион считается сейсмически спокойным. Оказалось, что вспышка сейсмической активности совпала с таянием толстой шапки льда, покрывавшей этот район во время последнего оледенения. Компьютерная модель показала, что слой льда толщиной несколько сотен метров может подавлять своим весом многие типы тектонических разломов и сдвигов. Правда, напряжения в коре все равно продолжают при этом накапливаться, так что после потепления частота и сила землетрясений увеличиваются. Андреа Хампель предупреждает, что под действием глобального потепления на Аляске, в Гренландии и в Антарктиде станет больше землетрясений.

Другие интересные новости:

▪ 34" IPS монитор LG 34UM95 с разрешением 3440 x 1440 точек

▪ Оптически изолированные усилители FOD2742

▪ Светящиеся отпечатки пальцев

▪ Apple - самая дорогая компания в истории

▪ Планшет сможет управлять беспилотным грузовиком

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Музыканту. Подборка статей

▪ статья Дейл Брекенридж Карнеги. Знаменитые афоризмы

▪ статья Ходят ли лунатики во сне по ночам в полнолуние? Подробный ответ

▪ статья Когда много комаров. Советы туристу

▪ статья Поиск неисправных элементов с помощью термометра. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Неуязвимый шарик. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026