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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含化学势的热力学基本方程的积分形式

已有 228 次阅读 2024-10-9 05:34 |系统分类:教学心得

       本文拟结合具体实例,介绍准静态过程假说[1,2]中含化学势的热力学基本方程的积分形式,供参考.

  1. 准静态过程假说中含化学势的热力学基本方程

    准静态过程假说将均相多组分系统中任意B组分的化学势μB定义为:

    μB=GB/nB                (1)

    式(1)显示:单位物质的量的B组分所拥有的吉布斯能,称均相多组分系统中任意B组分的化学势;化学

势为具有强度性质的状态函数,系统状态确定是μB热力学意义明确的前提.

     由式(1)变形可得:

     dGB=μB·dnB              (2)

     对于均相多组分系统,则:image.png        (3)

     将式(2)代入式(3)可得:

     image.png                           (4)

     式(4)结合准静态过程假说热力学基本方程可得:

     image.png     (5)

     image.png                               (6)

       image.png                               (7)

       image.png                              (8)

      则式(5)、(6)、(7)及(8)统称为均相多组分系统中含有化学势的热力学基本方程.

 2. 含化学势的热力学基本方程的积分形式

     恒温恒压及环境不提供有效功前提下,式(5)、(6)、(7)及(8)分别变形为:

     image.png   (9)

     image.png                        (10)

     image.png                                 (11)

     image.png                                 (12)

     对于恒温恒压及环境不提供有效功前提下化学反应“N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)”,式(9)积分可得:

     image.png 

      同理,式(10)、(11)及(12)分别积分,并代入式(13),整理可得:

      image.png        (14)

       image.png                     (15)

       image.png                    (16)

 3. 结论

       恒温恒压及环境不提供有效功前提下化学反应“N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)”含有化学势的热力学基本方

程的积分形式依次为:

image.png

image.pngimage.png.

参考文献

[1]余高奇. 热力学第一定律研究. 科学网博客, 2021,8.

[2]余高奇.准静态过程假说的逻辑性.科学网博客. http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666,2024,10.



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