| Թերմոդինամիկա |
| --- |
| Դասական Կառնոյի ջերմային շարժիչ |
| Ճյուղեր
* Դասական
* Վիճակագրական
* Քիմիական

Հավասարակշիռ / Ոչ հավասարակշիռ |
| Օրենքներ
* Զրոերորդ
* Առաջին
* Երկրորդ
* Երրորդ

 |
| Համակարգեր
* Վիճակի հավասարումներ
* Իդեալական գազ
* Իրական գազ
* Նյութի վիճակներ
* Հավասարակշռություն

 |
| Պրոցեսներ
* Իզոբար
* Իզոխոր
* Իզոթերմ
* Ադիաբատ
* Իզոէնտրոպիկ
* Իզոէնտալպիկ
* Քվազիստատիկ
* Պոլիտրոպիկ
* Ազատ ընդարձակում
* Դարձելիություն
* Անդարձելիություն

 |
| Ցիկլներ
* Ջերմային շարժիչ
* Ջերմային մխոց
* Ջերմային արդյունավետություն

 |
| Հատկություններ
* Դիագրամներ
* Ինտենսիվ և էքստենսիվ հատկություններ
* Վիճակի ֆունկցիաներ
* Ջերմաստիճան / *Էնտրոպիա*
* Ճնշում / *Ծավալ*
* Քիմիական պոտենցիալ / *Մասնիկների թիվ*
* Աշխատանք
* Ջերմաքանակ

 |
| Հավասարումներ
* Կառնոյի թեորեմ
* Կլաուզիուսի թեորեմ
* Հիմնական առնչություն
* Իդեալական գազի օրենք
* Մաքսվելի առնչություններ

 |
| Պոտենցիալներ
* Ազատ էներգիա
* Ազատ էնտրոպիա
* Ներքին էներգիա{\displaystyle U(S,V)}
* Էնտալպիա{\displaystyle H(S,p)=U+pV}
* Հելմհոլցի ազատ էներգիա{\displaystyle A(T,V)=U-TS}
* Գիբսի ազատ էներգիա{\displaystyle G(T,p)=H-TS}

 |
| Գիտնականներ
* Բեռնուլի
* Կառնո
* Կլապեյրոն
* Կլաուզիուս
* Կարաթեոդորի
* Դուհեմ
* Գիբս
* ֆոն Հելմհոլց
* Ջոուլ
* Մաքսվել
* ֆոն Մայեր
* Օնսագեր
* Ռեյնկին
* Սմիտոն
* Շտալ
* Թոմպսոն
* Թոմսոն
* Վաթերսոն

 |
| * դ
* ք
* խ
 |

**Հելմհոլցի ազատ էներգիա**, թերմոդինամիկական պոտենցիալ, որի նվազումը քվազիստատիկ իզոթերմ պրոցեսում հավասար է համակարգի կողմից արտաքին ուժերի վրա կատարված աշխատանքին։

Սահմանում
---------

Հելմհոլցի ազատ էներգիան հաստատուն թվով մասնիկներից կազմված համակարգի համար սահմանվում է որպես

{\displaystyle {\mathcal {F}}=U-TS},
որտեղ U-ն ներքին էներգիան է, T-ն՝ բացարձակ ջերմաստիճանը, S-ը՝ էնտրոպիան։

Այստեղից ազատ էներգիայի դիֆերենցիալը հավասար է

* {\displaystyle d{\mathcal {F}}=d(U-TS)=\delta Q-\delta A-d(TS)=-PdV-SdT}։

Այս արտահայտությունը լրիվ դիֆերենցիալ է T և {\displaystyle V} անկախ փոփոխականների նկատմամբ։ Այդ պատճառով հաճախ Հելմհոլցի ազատ էներգիան հավասարակշիռ վիճակի համար արտահայտում են որպես 

{\displaystyle {\mathcal {F}}={\mathcal {F}}(T,V)}
ֆունկցիա։

Փոփոխական թվով մասնիկներից կազմված համակարգի համար Հելմհոլցի ազատ էներգիայի դիֆերենցիալը գրվում է որպես

{\displaystyle d{\mathcal {F}}=-PdV-SdT+\mu dN},
որտեղ \mu -ն քիմիական պոտենցիալն է, իսկ {\displaystyle N}-ը՝ մասնիկների թիվը համակարգում։ Ընդ որում Հելմհոլից ազատ էներգիան հավասարակշիռ վիճակի համար գրվում է որպես {\displaystyle {\mathcal {F}}={\mathcal {F}}(T,V,N)} ֆունկցիա։

Տեսական և կիրառական քիմիայի միջազգային միության հանձնարարականով Հելմհոլցի էներգիան քիմիական թերմոդինամիկայում կարելի է նաև նշանակել որպես *A*։

Հելհոլցի ազատ էներգիան և թերմոդինամիկական հավասարակշռության կայունությունը
--------------------------------------------------------------------------

Ֆիքսված *ջերմաստիճանով* և *ծավալով* համակարգում կայուն հավասարակշռության վիճակը համապատասխանում է Հելմհոլցի ազատ էներգիայի մինիմումի կետին։ Այլ կերպ ասած, այդպիսի համակարգում այդ կետում հնարավոր չեն մակրոսկոպիկ պարամետրերի փոփոխություններ։

Հելմհոլցի ազատ էներգիան և առավելագույն աշխատանքը
------------------------------------------------

Հելմհոլցի ազատ էներգիան իր անվանումը ստացել է նրանից, որ թերմոդինամիկական համակարգի կողմից արտաքին ուժերի վրա կատարած աշխատանքի չափն է։

Դիցուք համակարգը 1 վիճակից անցնում է 2 վիճակ։ Քանի որ աշխատանքը համակարգի վիճակի ֆունկցիա չէ, համակարգի կողմից այդ պրոցեսում կատարված աշխատանքը կախված կլինի այդ անցման ճանապարհից։ Կարելի է ցույց տալ, որ այս դեպքում համակարգի կատարած առավելագույն աշխատանքը հավասար է Հելմհոլցի ազատ էներգիայի նվազմանը․

{\displaystyle A\_{max}^{f}=-\Delta {\mathcal {F}}}։
*f* ինդեքսը նշանակում է, որ դիտարկվող մեծությունը համակարգւ լրիվ աշխատանքն է տվյալ պրոցեսում։

Հելմհոլցի և Գիբսի ազատ էներգիաներ
---------------------------------

Երբեմն ազատ էներգիա են անվանում ոչ թե Հելմհոլցի էներգիան, այլ՝ Գիբսի էներգիան։ Դա պայմանավորված է նրանով, որ Գիբսի էներգիան նույնպես առավելագույն աշխատանքի չափն է, սակայն այս դեպքում դիտարկվում է միայն արտաքին մարմինների վրա կատարած աշխատանքը՝ բացառելով միջավայրը․

{\displaystyle A\_{max}^{u}=-\Delta G},
որտեղ G-ն Գիբսի էներգիան է։

Տես նաև
-------

* Թերմոդինամիկական պոտենցիալներ
* Գիբսի էներգիա
* Թերմոդինամիկական աշխատանք

Ծանոթագրություններ
------------------

1. ↑  E.R. Cohen, T. Cvitas, J.G. Frey, B. Holmström, K. Kuchitsu, R. Marquardt, I. Mills, F. Pavese, M. Quack, J. Stohner, H.L. Strauss, M. Takami, and A.J. Thor, "Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry", IUPAC Green Book, 3rd Edition, 2nd Printing, IUPAC & RSC Publishing, Cambridge (2008) — p. 56.

Գրականություն
-------------

* *Базаров И. П.* Термодинамика.(չաշխատող հղում)
 М.: Высшая школа, 1991. 376 с.
* *Квасников. И. А.* Термодинамика и статистическая физика. Теория равновесных систем, том. 1. М.: Изд-во МГУ, 1991. (2-е изд. испр. и доп. М.: УРСС, 2002. 240 с.)
* Сивухин Д. В. Общий курс физики. — М.: Наука, 1975. — Т. II. Термодинамика и молекулярная физика. — 519 с.
* Ландау, Л. Д. Лифшиц, Е. М. Статистическая физика. Часть 1. — Издание 3-е, дополненное. — М.: Наука, 1976. — 584 с. — («Теоретическая физика», том V).