Gibbs Free Energy vs Helmholtz ພະລັງງານຟຣີ
  

ບາງສິ່ງກໍ່ເກີດຂື້ນໂດຍເຈດຕະນາ, ບາງຢ່າງກໍ່ບໍ່ໄດ້. ທິດທາງຂອງການປ່ຽນແປງແມ່ນ ກຳ ນົດໂດຍການແຈກຢາຍພະລັງງານ. ໃນການປ່ຽນແປງແບບກະທັດຮັດ, ສິ່ງຕ່າງໆມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະຢູ່ໃນສະພາບທີ່ພະລັງງານຖືກກະແຈກກະຈາຍຫຼາຍຂື້ນ. ການປ່ຽນແປງແມ່ນເກີດຂື້ນໂດຍ ທຳ ມະດາ, ຖ້າມັນ ນຳ ໄປສູ່ຄວາມສຸ່ມທີ່ໃຫຍ່ກວ່າແລະຄວາມວຸ້ນວາຍໃນຈັກກະວານທັງ ໝົດ. ລະດັບຂອງຄວາມວຸ່ນວາຍ, ການສຸ່ມ, ຫລືການກະແຈກກະຈາຍຂອງພະລັງງານແມ່ນຖືກວັດແທກໂດຍ ໜ້າ ທີ່ຂອງລັດທີ່ເອີ້ນວ່າ entropy. ກົດ ໝາຍ ທີສອງກ່ຽວກັບວັດແທກອຸນຫະພູມມີຄວາມກ່ຽວຂ້ອງກັບ entropy, ແລະມັນກ່າວວ່າ, "entropy ຂອງຈັກກະວານເພີ່ມຂື້ນໃນຂະບວນການທີ່ມີຕົວຕົນເອງ." Entropy ແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງກັບປະລິມານຄວາມຮ້ອນທີ່ຜະລິດ; ນັ້ນແມ່ນຂອບເຂດທີ່ພະລັງງານໄດ້ຖືກຊຸດໂຊມລົງ. ໃນຄວາມເປັນຈິງ, ປະລິມານຄວາມພິການທີ່ເກີດຈາກ ຈຳ ນວນຄວາມຮ້ອນ q ແມ່ນຂື້ນກັບອຸນຫະພູມ. ຖ້າມັນຮ້ອນຫຼາຍທີ່ສຸດ, ຄວາມຮ້ອນພິເສດຈະບໍ່ສ້າງຄວາມຜິດປົກກະຕິຫຼາຍ, ແຕ່ຖ້າອຸນຫະພູມຕໍ່າຫຼາຍ, ປະລິມານຄວາມຮ້ອນດຽວກັນຈະເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມຜິດປົກກະຕິທີ່ເພີ່ມຂື້ນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ສະນັ້ນ, ມັນຈຶ່ງ ເໝາະ ສົມກວ່າທີ່ຈະຂຽນ, ds = dq / T.

ເພື່ອວິເຄາະທິດທາງຂອງການປ່ຽນແປງ, ພວກເຮົາຕ້ອງພິຈາລະນາການປ່ຽນແປງທັງໃນລະບົບແລະອ້ອມຂ້າງ. ຄວາມບໍ່ສະເຫມີພາບຂອງ Clausius ຕໍ່ໄປນີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນສິ່ງທີ່ເກີດຂື້ນເມື່ອພະລັງງານຄວາມຮ້ອນຖືກໂອນລະຫວ່າງລະບົບແລະບໍລິເວນອ້ອມຂ້າງ. (ພິຈາລະນາລະບົບແມ່ນຢູ່ໃນຄວາມສົມດຸນຄວາມຮ້ອນກັບສິ່ງອ້ອມຂ້າງທີ່ອຸນຫະພູມ T)

dS - (dq / T) ≥ 0 ……………… (1)

ພະລັງງານ Helmholtz ຟຣີ

ຖ້າການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນຖືກປະລິມານຄົງທີ່, ພວກເຮົາສາມາດຂຽນສົມຜົນຂ້າງເທິງ (1) ດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້. ສົມຜົນນີ້ສະແດງເຖິງເກນມາດຕະຖານ ສຳ ລັບປະຕິກິລິຍາທີ່ເກີດຂື້ນໂດຍສະເພາະໃນ ໜ້າ ທີ່ຂອງລັດເທົ່ານັ້ນ.

dS - (dU / T) ≥ 0

ສົມຜົນສາມາດໄດ້ຮັບການຈັດລຽງຄືນເພື່ອໃຫ້ໄດ້ຮັບສົມຜົນຕໍ່ໄປນີ້.

TdS ≥ dU (ສົມຜົນ 2); ເພາະສະນັ້ນ, ມັນສາມາດຖືກຂຽນເປັນ dU - TdS ≤ 0

ການສະແດງອອກຂ້າງເທິງນີ້ສາມາດເຮັດໃຫ້ງ່າຍຂື້ນໂດຍການໃຊ້ ຄຳ ວ່າພະລັງງານ Helmholtz ‘A’, ເຊິ່ງສາມາດຖືກ ກຳ ນົດວ່າ,

A = U - TS

ຈາກສົມຜົນຂ້າງເທິງ, ພວກເຮົາສາມາດມາຈາກເກນມາດຕະຖານ ສຳ ລັບປະຕິກິລິຍາແບບ ທຳ ມະດາຄືdA≤0. ນີ້ລະບຸວ່າ, ການປ່ຽນແປງຂອງລະບົບທີ່ອຸນຫະພູມແລະປະລິມານຄົງທີ່ແມ່ນເປັນເລື່ອງປົກກະຕິ, ຖ້າ dA d0. ສະນັ້ນການປ່ຽນແປງແມ່ນເກີດຂື້ນໂດຍທົ່ວໄປເມື່ອມັນກົງກັບການຫຼຸດລົງຂອງພະລັງງານ Helmholtz. ເພາະສະນັ້ນ, ລະບົບເຫລົ່ານີ້ເຄື່ອນຍ້າຍໄປໃນເສັ້ນທາງທີ່ເປັນປະໂຫຍດ, ເພື່ອໃຫ້ຄ່າ A ຕ່ ຳ ກວ່າ.

ພະລັງງານ Gibbs ບໍ່ເສຍຄ່າ

ພວກເຮົາສົນໃຈກ່ຽວກັບພະລັງງານທີ່ບໍ່ເສຍຄ່າ Gibbs ກ່ວາພະລັງງານທີ່ບໍ່ເສຍຄ່າ Helmholtz ໃນເຄມີສາດຫ້ອງທົດລອງຂອງພວກເຮົາ. ພະລັງງານທີ່ບໍ່ເສຍຄ່າຂອງ Gibbs ແມ່ນກ່ຽວຂ້ອງກັບການປ່ຽນແປງທີ່ເກີດຂື້ນໃນຄວາມກົດດັນຄົງທີ່. ໃນເວລາທີ່ພະລັງງານຄວາມຮ້ອນຖືກໂອນຢູ່ໃນຄວາມກົດດັນຄົງທີ່, ມີພຽງແຕ່ວຽກງານຂະຫຍາຍ; ດັ່ງນັ້ນ, ພວກເຮົາສາມາດດັດແປງແລະຂຽນ ໃໝ່ ສົມຜົນ (2) ດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້.

TdS ≥ dH

ສົມຜົນນີ້ສາມາດໄດ້ຮັບການຈັດແຈງຄືນ ໃໝ່ ເພື່ອໃຫ້ dH - TdS ≤ 0. ດ້ວຍ ຄຳ ວ່າ Gibbs ພະລັງງານທີ່ບໍ່ເສຍຄ່າ 'G', ສົມຜົນນີ້ສາມາດຂຽນເປັນ,

G = H - TS

ໃນອຸນຫະພູມແລະຄວາມກົດດັນຄົງທີ່, ປະຕິກິລິຍາທາງເຄມີແມ່ນເກີດຂື້ນໂດຍກົງກັບການຫຼຸດລົງຂອງພະລັງງານທີ່ບໍ່ເສຍຄ່າ Gibbs. ເພາະສະນັ້ນ, dG≤0.