열역학 제2법칙과 엔트로피 (4) - gibbs 자유에너지

열역학 제 2법칙과 엔트로피(3)에서 알아본바와 같이

△S(우주)=△S(계)+△S(주위) 의 식을 계에 대한 식으로 고칠 수 있다.

=△S(계)-△q(계)/T=> -T△S(우주)=△H(계)-T△S(계)

->△G=△H(계)-T△S(계)

△G<0 이면 자발적 과정

 

이렇게 정의된 gibbs 자유에너지는 등온, 등압하에서 평형상태에서는 더이상 변화가 발생하지 않는다.

즉, gibbs 자유에너지가 더이상 감소하지 않는다.

평형상태에서는 △H=T△S 이다. 따라서 T=△H/△S이다. 

 

깁스 에너지의 압력 의존성에 대해 살펴보자.

G=U+Pv-TS

dG=dU+Pdv+vdP-TdS-SdT

가역과정일 경우 dU=dq+dw=dq-Pdv

dU/T=dq/T-Pdv/T=dS-Pdv/T

-->dU=TdS-Pdv

dU-TdS+Pdv=0

dG=vdP-SdT

등온에서

dG=vdP=nRT/PdP 이므로 △G=nRTln(P2/P1) 이라는 결과를 얻을 수 있다.

만약 고체,액체일 경우 v의 변화가 거의 없기 때문에 △G=v∫dP=v(P2-P1)

따라서

1)고체/액체일 경우 

G=G0+v(P-P0)

 

2)기체의 경우

G=G0+nRTln(P/P0)