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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化学势新定义

已有 8571 次阅读 2021-4-22 08:51 |系统分类:教学心得

       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。 

  1. 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:GGB=Σ(μBnB)

      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▪dpW'  (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▪dpW

     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▪dpW' ;

(3)纯理想气体化学势:μB=μBθ+RTln(p/pθ)



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