Page 720 - Основы_химии

Т Е П Л О В А Я Т Е О Р Е М А H E P H C T A . 713

выдающимся физикам и химикам второй половины XIX века решением
этого вопроса.
Вторая половина XIX века ознаменовалась, между прочим, развитием
положений, вытекающих из второго закона термодинамики. С развитием
учения о применении второго закона к объяснению химических и физи­
ческих явлений выяснилось, что при полной эквивалентности различных
форм энергии само превращение одной формы энергии в другую может
происходить более или менее нацело, смотря по формам энергии: две из
них — механическая и электрическая — теоретически могут вполне превра­
щаться одна в другую, притом одинаково легко как в том, так и в другом
направлении, напр. в динамо-машинах теоретически можно перевести всю
механическую энергию в электрическую, и обратно — в электродвигателях
энергия тока вся может быть превращена в механическую работу. На
практике конечно этого не происходит, ибо часть энергии переходит в тепло
благодаря трению и т. п., но все-таки динамо-машины могут перевести
около 9 5 % механической энергии в электрическую, а электродвигатели
могут использовать до 9 0 % электрической энергии.
Точно также механическая и электрическая энергия нацело могут
быть превращены в тепло.
Обратный же переход тепла в механическую энергию совершается не­
полно: только часть (и сравнительно небольшая) переходит в механиче­
скую работу, другая же должна остаться в виде тепла (см. цикл Карно).
§ 4. Что касается до химической энергии, то полный переход ее в
тепло наблюдается при большинстве химических реакций, равным образом
полное превращение теплоты в химическую энергию наблюдается при явле­
ниях диссоциации.
Но является вопрос, возможен ли всегда полный переход химической
энергии в электрическую (и механическую) энергию?
Г. ф. Гельмгольц и В. Томсон (лорд Кельвин), как видели выше
(см. примеч. к доп. 372), исходя из положения, что химическая энергия
нацело может переходить в электрическую, вывели известное уравнение:
.# = 0,0432(), устанавливающее связь между химической и электрической
энергией. Но, как известно, последующие исследования показали, что это
уравнение во многих случаях не подтверждается опытами.
В 1882 г. ф. Гельмгольц ввел понятие о свободной энергии. Он
показал, что при химических явлениях, кроме той части химической энер­
гии, которая при постоянной температуре способна сполна переходить
в механическую работу (напр., электрическую), необходимо отличать еще
другую часть, переходящую только в тепловую энергию.
Первую часть ф. Гельмгольц предложил назвать с в о б о д н о й
э н е р г и е й , вторую — с в я з а н н о й .
Таким образом все выделившееся при реакции тепло Q представляет
сумму свободной (А) и связанной (q) энергии:

Q = A + q. (I)
§ 5. Для того чтобы разъяснить понятие о свободной энергии, при­
ведем следующий аналогичный пример из области механики. Предположим,
мы имеем тело А с грузом, вес коего обозначим через Р (напр. 1 кг) на
некоторой высоте.
Вследствие силы притяжения землей оно обладает потенциальной
энергией, величина коей зависит от высоты (h), на которой А находится,
и равна Р • А. Если оно падает, то происходит уменьшение потенциальной
энергии тела А на величину (Ii— Л'), где h высота А в начальном, a Ii' в