Энтропия и термодинамическая вероятность. Свободная энергия гиббса

Самопроизвольное превращение работы в теплоту, сопровождающее неравновесные процессы, связано с переходом упорядоченного, организованного движения частиц системы в беспорядочное, хаотичное движение. Увеличение энтропии при такого рода процессах дает основание усмотреть связь ее со степенью беспорядка в системе. Часто оказывается возможным даже оценить направление изменения энтропии системы на основании только внешних признаков, отражающих степень беспорядка частиц в ней.Оказывается, что можно установить количественную связь энтропии с так называемой вероятностью состояния системы. Беспорядочное движение частиц, когда в каждый момент для каждой частицы все направления движения в равной мере возможны, является более вероятным движением, чем организованное, вызванное определенными условиями.  Это и отражается принципом возрастания энтропии.Макросостояние системы может быть определено фиксированием так называемого микросостояния. Одному и тому же макросостоянию может, очевидно, соответствовать очень большое число различных микросостояний. Неизменность макросостояния не означает, следовательно, неизменности микросостояния. В результате хаотического движения молекул и непрерывных их столкновений имеет место непрерывная смена микросостояний и, если они эквивалентны одному и тому же макросостоянию, это состояние остается неизменным.Термодинамическая вероятность состояния (статистический вес) есть число микросостояний, которые реализует данное макросостояние; это число очень велико. Термодинамическая и математическая вероятности связаны между собой. Впервые связь энтропии S с термодинамической вероятностью состояния W была высказана немецким физиком Л. Больцманом.Уравнение, связывающее энтропию с термодинамической вероятностью, имеет вид:постоянная Больцмана, равная частному от деления универсальной газовой постоянной на число Авогадро.Первый и второй законы термодинамики устанавливают существование двух функций состояния системы – внутренней энергии (U) и энтропии (S), приращение которых не зависит от пути перехода из одного состояния в другое. Однако по величине этих функций нельзя судить о величине производимой работы (A)ю В классической термодинамике доказывается существование других характеристических функций состояния системы, изменение которых в равновесных процессах равно максимальной полезной работе.В зависимости от условий протекания процесса различают четыре потенциала, которые характеризуются постоянством пары параметров:Максимальное количество работы, которое можно совершить в процессе, протекающем при постоянных Т и P, равно уменьшению свободной энергии системы.