余高奇博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666 经典热力学也称平衡态热力学,研究系统由一个热力学平衡态变化至另一个热力学平衡态的准静态过程的自发性; 它是真实热力学过程发生的必要条件。

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物质UHGA的影响因素探究

已有 566 次阅读 2024-4-23 09:21 |系统分类:教学心得

       本文拟利用热力学基本方程,探究物质UHGA的影响因素,供参考.

  1. 热力学基本方程

     对于单纯的pVT变化,其UHGA遵循如下热力学基本方程:

     dU=TdS-pdV                  (1)

     dH=TdS+Vd                (2)

     dG=-SdT+Vd               (3)

       dA=-SdT-pdV                  (4)

       式(1)、(2)、(3)及(4)中“UHGA”分别代表物质的热力学能、焓、吉布斯自由能及亥姆霍兹自

由能;“TpVS”分别代表系统的温度、压强、体积及熵.

    2. 热力学能U的影响因素

       由式(1)可得:

                (5)

               (6)

       式(5)显示,恒容条件下,增大熵值,液、固或气态物质的热力学能U将增大;

       式(6)显示,绝热(或恒熵)条件下,增大体积,液、固或气态物质的热力学能U将减小.

       由上可知:体积与熵是影响物质热力学能的最主要因素.

   3. 焓H的影响因素

       由式(2)可得:

              (7)

             (8)

       式(7)显示,恒压条件下,增大熵值,液、固或气态物质的焓H将增大;

       式(8)显示,绝热(或恒熵)条件下,增大压强,液、固或气态物质的焓H将增大.

       由上可知:压强与熵是影响物质焓的最主要因素.

   4. 吉布斯自由能G的影响因素

       由式(3)可得:

                (9)

               (10)

       式(9)显示,恒压条件下,升高温度,液、固或气态物质的吉布斯自由能G将减小;

       式(10)显示,恒温条件下,加压,液、固或气态物质的吉布斯自由能G将增大.

       由上可知: 温度与压强影响物质吉布斯自由能的最主要因素.

    5. 亥姆霍兹自由能A的影响因素

       由式(4)可得:

               (11)

               (12)

       式(11)显示,恒容条件下,升高温度,液、固或气态物质的亥姆霍兹自由能A将减小;

       式(12)显示,恒温条件下,增大体积,液、固或气态物质的亥姆霍兹自由能A将减小.

       由上可知: 温度与体积影响物质亥姆霍兹自由能的最主要因素.

    6. 结论

       ⑴准静态过程的规定, 为热力学基本方程的应用提供了充分的数学保障;

       ⑵温度、压强、体积及熵是影响物质UHGA的最主要因素.



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