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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热力学平衡、化学平衡与相平衡

已有 6286 次阅读 2022-2-1 12:48 |系统分类:教学心得

        热力学过程通常发生于封闭体系,可将封闭体系与其环境构成隔离系统,

        则:dSIso=dSClo+dSSur   (1)

        本文拟结合隔离体系熵变计算,剖析热力学平衡、化学平衡及相平衡的内在关联.

  1. 热力学平衡

    热力学平衡是指隔离体系熵变等于0时,封闭体系热力学过程的物理属性集合.

    隔离体系熵变[1]dSIso=[δQ▪(T2-T1)+T1▪(p-pe)▪dV-T1▪δW']/(T1T2)   

      热力学平衡dSIso=0,即:Q▪(T2-T1)+T1▪(p-pe)▪dV-T1▪δW']/(T1T2)=0    (2)

        式(2)共有四组组合条件解:

      ①dT=0, dp=0, δW'=dG=0(恒温、恒压及dG=0), 则热力学平衡;

      ②dT=0, dV=0, δW'=dA=0(恒温、恒容及dA=0), 则热力学平衡;

      ③dS=0, dp=0, δW'=dH=0(绝热、恒压及dH=0), 则热力学平衡;

      ④dS=0, dV=0, δW'=dU=0(绝热、恒容及dU=0), 则热力学平衡.

      热力学计算是虚拟计算,计算结果并不是客观事实[2]. 由上可得热力学平衡所对应的四组组合条件下,封闭体系均为状态点.

  2. 化学平衡

      化学反应是特定的热力学过程,化学平衡也属于热力学平衡中一种特殊类型;通常认为恒温、恒压条件下,某化学反应的有效功(ΔrGm)为0,则化学反应处于化学平衡,达到化学平衡时的化学反应本质亦为状态点.

  3. 相平衡

      相变是亦为特定的热力学过程,相平衡也属于热力学平衡中一种特殊类型;通常认为恒温、恒压条件下,某相变的有效功(ΔrGm)为0,则相变处于相平衡,达到相平衡时的相变本质亦为状态点.

 4. 结论

       热力学平衡是指隔离体系熵变为0时,封闭体系热力学过程的物理属性集合, 其本质为状态点;化学平衡及相平衡均为特殊类型的热力学平衡,通常是指恒温恒压及有效功(ΔrGm)为0条件下,化学反应或相变的物理属性集合,本质亦为状态点.

参考文献

[1]余高奇. 熵增原理认识误区(Ⅱ). https://blog.sciencenet.cn/blog-3474471-1323539.html.科学网博客, 2022,1.

[2]余高奇. “准静态过程”假说的自恰性探讨.https://blog.sciencenet.cn/blog-3474471-1322191.html. 科学网博客,2022,1.





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