Page 721 - Основы_химии

714 И. А. К А Б Л У К О В .

конечном положении. Если происходит свободное падение тела А в пустом
пространстве, то потенциальная энергия целиком переходит в кинетическую
энергию, и приращение кинетической энергии равно уменьшению потенциаль­
ной, и насчет потенциальной энергии тела А никакой работы не совершается.
Для того чтобы заставить тело А совершить работу, нужно построить
какую-либо машину; предположим, что тело А мы привязали к веревке,
перекинули последнюю через блок и привязали к другому концу ее тело В,
вес коего Р'. Тогда в том случае, если Р' <^ Р, тело А при своем паде­
нии поднимет тело л на высоту (А— Л') и совершит работу равную
P(h — А'), при чем приобретенная им кинетическая энергия будет равна
(Р—P')(h — Л'), тогда как в первом случае она равнялась Р (h—Л'). Для
простоты мы предполагаем, что блок вращается без трения.
Чем больше Р приближается к Р, тем больше работа, совершаемая
телом А при падении. В пределе, когда груз Р' на бесконечно малую ве­
личину будет меньше груза Р, совершаемая работа будет отличаться на
бесконечно малую величину от Р (Л — Л'), т.-е. от полного уменьшения потен­
циальной энергии тела А, кинетическая же энергия будет приближаться
к нулю. При этом процесс совершается обратимым путем, ибо потенциаль­
ная энергия тела В возрастет на ту же величину, на какую уменьшится
потенциальная энергия тела А, и В может затем совершить подобную же
работу. Часть потенциальной энергии, которая переходит в работу, можно
назвать с в о б о д н о й э н е р г и е й , а переходящую в кинетическую энер­
гию— с в я з а н н о й энергией.
Мы видим, что при падении (или выделении) потенциальной энергии
на одну и ту же величину отношение между свободной и связанной энер­
гией может сильно меняться: в первом случае (т.-ѳ. при свободном паде­
нии) вся потенциальная энергия переходит в связанную, в последнем
(идеальном) случае, когда процесс происходит обратимым путем, свободная
энергия равна полному уменьшению потенциальной энергии, связанная же
равна нулю.
В реальных же случаях, чем ближе происходящий процесс подходит
к обратимым условиям, тем значительнее величина свободной энергии и
тем меньше — связанной, и обратно.
Приведем еще случай. Если тело А находится не в пустоте, а в среде,
обладающей вязкостью, то ему придется при его падении преодолевать
сопротивление среды и часть его потенциальной энергии будет итти на
преодоление этого сопротивления и переходить в кинетическую энергию,
т.-е. на нагревание среды, и в такой среде нельзя будет провести процесс
обратимым путем, а следовательно, свободная энергия будет меньше выде­
ляющейся потенциальной - энергии.
§ 6. Можно представить такой случай, когда силы, исходящие из
впешней среды, будут действовать так, что тело А совершит работу, пре­
вышающую его потенциальную энергию в его начальном состоянии. Пред­
положим, что тело А (с весом равным Р) получит из внешней среды тол­
чок, который подбросит его кверху так, что он на некоторой высоте //
зацепится за веревку, перекинутую через блок, и потащит тело В (с весом Р',
приближающимся к Р), тогда он поднимет его на высоту (// — Л'), большую
чем А — А', т.-е. совершит работу, большую чем разность потенциальной
энергии тела А в его начальном и конечном состоянии, и таким образом
в этом случае свободная энергия совершившегося процесса будет больше
падения потенциальной энергии тела А, и увеличение ее совершится насчет
энергии окружающей среды.
§ 7. Переходим теперь к химическим процессам. Возьмем реакцию
-
Zn -4- C11SO4 = Си f ZnSÜ!. Если эту реакцию произвести в калориметре,