| 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
 |

**Գիբսի էներգիա**, **Գիբսի ազատ էներգիա**, **Գիբսի պոտենցիալ**, թերմոդինամիկական պոտենցիալ, որը ցույց է տալիս էներգիայի փոփոխությունը քիմիական ռեակցիայի ընթացքում․

{\displaystyle G=U+PV-TS}։
Գիբսի էներգիան կարելի է հասկանալ որպես համակարգի լրիվ քիմիական էներգիա։ Գիբսի էներգիայի հասկացությունը լայնորեն կիրառվում է թերմոդինամիկայում և քիմիայում։

Իզոբար-իզոթերմ պրոցեսի ինքնակամ ընթացքը որոշվում է երկու գործոններով․ համակարգի էնտալպիայի նվազմամբ (ΔH) և T ΔS չկարգավորվածության աճով՝ պայմանավորված էնտրոպիայի աճով։ Այս թերմոդինամիկական գործոնների տարբերությունը՝ Գիբսի ազատ էներգիան, համակարգի վիճակի ֆունկցիա է, կոչվում է նաև իզոբար-իզոթերմ պոտենցիալ։

Սահմանում
---------

Գիբսի էներգիայի դասական սահմանումը

{\displaystyle G=U+PV-TS,}
արտահայտությունն է, որտեղ U-ն ներքին էներգիան է, P-ն՝ ճնշումը, {\displaystyle V}-ն՝ ծավալը, T-ն՝ բացարձակ ջերմաստիճանը, S-ը՝ էնտրոպիան։

Հաստատուն թվով մասնիկներով համակարգի համար Գիբսի էներգիայի դիֆերենցիալը, արտահայտված սեփական փոփոխականներով՝ p ճնշումով և T ջերմաստիճանով, կլինի՝

{\displaystyle dG=-S\,dT+V\,dP}։
Փոփոխական թվով մասնիկներից կազմված համակարգի համար այս դիֆերենցիալը գրվում է որպես

{\displaystyle dG=-S\,dT+V\,dP+\mu \,dN},
որտեղ \mu -ն քիմիական պոտենցիալն է, որը կարելի է սահմանել որպես համակարգին մեկ մասնիկ ավելացնելու համար անհրաժեշտ էներգիան։

Կապը համակարգի թերմոդինամիկական կայունության հետ
------------------------------------------------

Գիբսի պոտենցիալի նվազագույն արժեքը համապատասխանում է ֆիքսված ջերմաստիճանով, ճնշումով և մասնիկների թվով թերմոդինամիկական համակարգի կայուն հավասարակշռության վիճակին։

Գրելով թերմոդինամիկայի առաջին և երկրորդ սկզբունքների ընդհանրացված հավասարումը՝

{\displaystyle T\,dS\geqslant dU+P\,dV,}
{\displaystyle P=\mathrm {const} ,\;T=\mathrm {const} } դեպքում կստանանք

{\displaystyle d(U+PV-TS)\leqslant 0}։
{\displaystyle d(G)\leqslant 0}։
Այսպիսով՝ հաստատուն ջերմաստիճանի և ճնշման դեպքում համակարգում Գիբսի էներգիան ունի նվազագույն արժեք։

Կիրառությունները քիմիայում
--------------------------

### Կապը քիմիական պոտենցիալի հետ

Կիրառելով թերմոդինամիկական պոտենցիալների էքստենսիվության հատկությունը, կարելի է ցույց տալ, որ մեկ տիպի մասնիկներով համակարգի համար քիմիական պոտենցիալը Գիբսի էներգիայի հարաբերությունն է համակարգում նյութի մոլերի թվին․

{\displaystyle \mu ={\frac {G}{n}}}։
Եթե համակարգը կազմված է {\displaystyle i} թվով մասնիկների տիպերից՝ յուրաքանչյուր տիպում {\displaystyle n\_{i}} մոլերի թվով, ապա Գիբս-Դյուհեմի առնչությունը բերվում է

{\displaystyle G(p,T,N\_{1}\dots )=\mu \_{1}n\_{1}+\mu \_{2}n\_{2}+\dots }
արտահայտությանը։

ՔԻմիական պատենցիալը կիրառվում է փոփոխական թվով մասնիկներից համակարգերի վերլուծության ժամանակ, ինչպես նաև փուլային անցումներն ուսումնասիրելիս։ ԱՅսպես, ելնելով Գիբս-Դյուհեմի առնչությունից և միմյանց հետ փուլերի հավասարակշռության մեջ գտնվող քիմիական պոտենցիալների {\displaystyle \mu \_{1}=\mu \_{2}} հավասարության պայմանից, կարելի է ստանալ Կլապեյրոն-Կլաոզիուսի հավասարումը, որը սահմանոմ է երկու փուլերի համագոյակցության գիծը {\displaystyle (p,T)} կոորդինատներով։

### Գիբսի էներգիան և քիմիական ռեակցիայի ընթացքի ուղղությունը

Քիմիական պրոցեսներում միաժամանակ գործում են երկու հակադիր գործոններ՝ *էնտրոպիային* ({\displaystyle T\Delta S}) և *էնտալպիային* ({\displaystyle \Delta H})։ Այս հակադիր գործոնների գումարային ազդեցությունը հաստատուն ճնշման և ջերմաստիճանի դեպքում սահմանում է G Գիբսի էներգիան․

{\displaystyle \Delta G=\Delta H-T\Delta S}։
Այս արտահայտությունից հետևում է, որ {\displaystyle \Delta H=\Delta G+T\Delta S}, այսինքն՝ որոշ ջերմաքանակ ծախսվում է էնտրոպիայի մեծացման վրա ({\displaystyle T\Delta S})․ էներգիայի այս մասը կորած է օգտակար աշխատանք կատարելու համար (ջերմության տեսքով ցրվում է շրջակա միջավայրում)։ Այն հաճախ կոչվում է կապված էներգիա։ Ջերմության մնացած մասը ({\displaystyle \Delta G}) կարող է կիրառվել աշխատանք կատարելու համար, այդ պատճառով Գիբսի էներգիան հաճախ կոչվում է նաև ազատ էներգիա։

Գիբսի էներգիայի փոփոխության բնույթը թույլ է տալիս դատել պրոցեսի իրականացման սկզբունքային հնարավորության մասին։ {\displaystyle \Delta G<0} դեպքում պրոցեսը կարող է տեղի ունենալ ինքնակամ, {\displaystyle \Delta G>0} դեպքում պրոցեսը չի կարող ընթանալ․ ոչ ինքնակամ պրոցես (այլ կերպ ասած, եթե Գիբսի էներգիան համակարգի սկզբնական վիճակում ավելի մեծ է, քան վերջնական վիճակում, ապա պրոցեսը սկզբունքորեն կարող է տեղի ունենալ,հակառակ դեպքում չի կարող)։ Իսկ եթե {\displaystyle \Delta G=0}, ապա համակարգը գտնվում է քիմիական հանասարակշռության վիճակում։

Այստեղ խոսքի քիմիական ռեակցիայի ընթանալու *սկզբունքային* հնարավորության մասին է։ Իրական պայմաններում ռեակցիան կարող է և չսկսվել {\displaystyle \Delta G<0} անհավասարության դեպքում (կինետիկական պատճառներով)։

Քիմիական ռեակցիայի ընթացքում Գիբսի ազատ էներգիան նրա K հավասարակշռության գործակցին կապող առնչությունը՝

{\displaystyle \Delta G=-RT\cdot \ln Kp},
որտեղ Кр-ը ըստ ճնշման հավասարակշիռ գործակիցն է։

Պատմական տեղեկություններ
------------------------

Գիբսի էներգիան կոչվել է թերմոդինամիկայի հիմնադիրներից մեկի՝ Ջոզայա Գիբսի անունով։

Ծանոթագրություններ
------------------

1. ↑  *А.Г. Стромберг, Д.П. Семченко* Физическая химия: учебник для хим. спец. вузов. — 6-е изд.. — M: Высшая школа, 2006. — 527 с.

Գրականություն
-------------

* *Ахметов Н. С.* Актуальные вопросы курса неорганической химии. — М.: Просвещение, 1991. — 495 с. — ISBN 5-09-002630-0.
* *Базаров И. П.* Термодинамика. — М.: Высшая школа, 1991. — 376 с. — ISBN 5-06-000626-3.
* Ландау, Л. Д. Лифшиц, Е. М. Статистическая физика. Часть 1. — Издание 3-е, дополненное. — М.: Наука, 1976. — 584 с. — («Теоретическая физика», том V).

Տես նաև
-------

* Թերմոդինամիկական պոտենցիալ
* Հելմհոլցի ազատ էներգիա