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.
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+Vdp (2)
dG=-SdT+Vdp (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: 温度与压强是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: 温度与体积是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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