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本文拟提出化学势的新定义,并结合热力学基本方程,探讨化学势的部分热力学属性。
化学势的新定义
现有的化学势偏微分定义,即:μB=(∂G/∂nB)T,p,nC, 是一种纯数学拟合,偏离了化学势的物理本
质,有必要重新定义化学势。
化学势是典型的偏摩尔量。单相多组分系统中,化学势表示单位物质的量的某组分B所拥有的Gibbs能。
依据偏摩尔量的热力学内涵,将化学势定义为:μB=GB/nB (1)
由式(1)可得:G=ΣGB=Σ(μB▪nB)
对于任意热力学过程,热力学计算前提是系统组成保持恒定;此时各物质的化学势保持不变,因此可得: dG=ΣdGB=Σ(μB▪dnB) (2)
式(2)结合热力学基本方程可得:dG=Σ(μB▪dnB) =-S▪dT+V▪dp+δW' (3)
式(3)给出化学势在热力学基本方程中的新位置。
恒温、恒压下,由式(3)可得:dG=Σ(μB▪dnB) =δW' ,此时“Σ(μB▪dnB)”即为有效功。
2. 纯理想气体的化学势
现使单位物质的量的某理想气体B,恒温下由100kPa(标态)变至某一压力p(非标态),过程如下:
B(pg,100kPa)→B(pg,p)
dG=ΣμB▪dnB =-S▪dT+V▪dp+δW'
由于该过程,恒温,且无化学反应或相变发生,则:dT=0, δW' =0
整理上式可得:dG=ΣμB▪dnB =V▪dp
积分可得:△G=μB-μBθ=RTln(p/pθ)
即:μB=μBθ+RTln(p/pθ)
3. 结论
(1)μB=GB/nB;
(2)dG=Σ(μB▪dnB) =-S▪dT+V▪dp+δW' ;
(3)纯理想气体化学势:μB=μBθ+RTln(p/pθ)
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GMT+8, 2024-3-29 20:55
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