В. НЕКОТОРЫЕ ПРИМЕНЕНИЯ

11. СВОБОДНАЯ ЭНЕРГИЯ

С учетом вытекающего из второго закона соотношения уравнение сохранения энергии принимает вид:

С помощью равенства получим:

Новая функция состояния

называется свободной энергией. В то время как для энтропии наглядное представление довольно затруднительно, свободная энергия при описании изотермических процессов получает чрезвычайно простой смысл: из выражения

следует при интегрировании вдоль изотермы (т. е. ).

При изотермическом обратимом процессе совершенная над системой работа равна увеличению ее свободной энергии. Если, наоборот, свободная энергия в конечном состоянии меньше свободной энергии в начальном состоянии то уменьшение свободной энергии равно совершенной системой работе. При изотермическом сжатии идеального газа от объема до следует

затратить работу Одновременно на эту же величину повышается свободная энергия газа, Здесь устраняется часто наблюдаемое в процессе изучения у начинающих психологическое затруднение, заключающееся в том, что энергия идеального газа при его изотермическом сжатии, несмотря на затраченную при этом работу, остается без изменения. В действительности в этом процессе увеличивается свободная энергия, в то время как затраченная работа сама количественно расходуется на нагрев охлаждающей воды. Часто при поверхностном изложении склонны говорить об энергии, когда в действительности речь идет о свободной энергии. В более об щей связи позднее мы еще вернемся к свободной энергии.