余高奇
热力学基本方程与理想液态混合物的混合性质(Ⅱ)
2023-12-6 12:36
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       本文拟在博文“热力学基本方程与理想液态混合物的混合性质[1]”基础上,继续就“ΔmixV=0及

Δmixp≠0”现象展开讨论,供参考.

     1. “ΔmixV=0“现象

       理想液态混合物的混合过程,”ΔmixV=0“是普遍接受的事实. 它表示理想液态混合物的混合过程,系统

体积不发生改变,也可认为该过程是另一种类型的恒容;对于微小混合过程,可表示为”dV=0“.

       需强调,在理想液态混合物的混合过程,体势变与体积功均为0,参见如下式(1)及(2).

       δWV=-pdV=0             (1)

       δWT=-pedV=0           (2)

     2. “Δmixp≠0“现象

      由热力学基本方程可得:

      image.png        (3)

      理想液态混合物的混合过程满足①恒温(或dT=0);②有效功为0(或δW'=0).

      将上述两条件代入式(3)可得:

      image.png                                        (4)

       由于理想液态混合物的混合过程,

      image.png                                 (5)

       结合式(4)、(5)可得:

       image.png                    (6)  

       式(6)显示:Δmixp≠0 .

     2.1 理想液态混合物混合过程的混合压(π)

       为解释理想液态混合物混合过程”Δmixp≠0“的现象,特提出新名词——溶剂混合压(π).

       恒温恒容及环境不提供有效功条件下,不同组分溶剂混合形成理想液态混合物时,任意B组分溶剂将产生

溶剂混合压(πB),参见如下式(7):

       image.png        (7)

        式(7)中πB表示溶剂B的混合压,nB表示溶剂B的物质的量,xB表示理想液态混合物中B组分的物质的量

分数;V表示理想液态混合物的总体积, R代表摩尔气体常数,R=8.314J·mol-1·K-1T表示绝对温度.

        由式(7)可得:

         image.png      (8)

        式(8)称溶剂B混合压的定义式.

        溶剂总混合压:

         image.png                      (9)

       另:纯组分溶剂的混合压规定为0.

       由上可得理想液态混合物的混合过程,Δmixp=π-π=π-0=π

       则:image.png        (10)

    3. 理想液态混合物混合过程的热力学基本方程

       将dT=0、dV=0及δW'=0代入热力学基本方程可得:

       image.png

        image.png

        image.png

        image.png

        式(11)、(12)、(13)及(14)即为理想液态混合物混合过程对应的热力学基本方程.

    4. 结论

       理想液态混合物的混合过程,存在如下结论:

       ⑴Δmixp≠0, ΔmixV=0;

       ⑵纯组分溶剂的混合压规定为0;

       ⑶image.png,image.png

 参考文献

[1]余高奇. 热力学基本方程与理想液态混合物的混合性质. http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666科学网博客, 2023,12

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