§ 35. Свободная энергия идеального газа
Вычислим свободную энергию идеального газа. В этом случае pv = RT, где R зависит от взятой массы газа. Согласно уравнению (45),
и, следовательно, при постоянном Т
Положив 
для 
имеем 
и
Итак, свободная энергия с возрастанием объема уменьшается. Обозначим массу газа через 
, тогда единица массы займет объем Свободная энергия единицы массы равна
а для всей массы газа
Проверим, пользуясь этой формулой, фундаментальное свойство свободной энергии, доказанное в § 33. Представим себе сосуд, разделенный перегородкой на 2 части, с объемами 
содержащие 
единиц массы одного и того же идеального газа.
Удалим перегородку. Пренебрегая силой тяжести, мы получим тогда однородную смесь массы 
, занимающую объем 
. Согласно уравнению (50), приращение свободной энергии будет равно
Обозначим его через 
. Тогда
откуда
Отсюда следует, что Ф достигает максимума при 
Но для этого значения 
, так что при всех других значениях 
отрицательно. Итак, когда разница и плотности между обеими массами газа исчезнет, свободная энергия уменьшится. Очевидно, что, удаляя перегородку при 
, мы никакого изменения свободной энергии не получим.
