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1、年少咸阳师范专科学校学报第卷第期吉布斯自’由能变的计算及应用张君才咸,。。阳师范专科学校化学系咸阳摘要对由能改变量△的计算和应用作了系统的归纳和总结,并热力学状态函数中的吉布斯自就用△判断定温定压下一切热力学过程自发进行的方向和限度的方法从理论上和实践上进行了闲述。由能,,关键词吉布斯自热力学过程自发系统状态中图分类号文献标识文章编号一一一吉布斯自由能是物理化学中非常重要、。它应用非常广泛的一个热力学状态函数的绝对值的大小我们没有,,办法得知而其改变量△却可以通过一定方法进行计算且△的计算在一定程度上显得更为重。,要因为吉布斯自由能虽然是在热力学第一定律和
2、第二定律的基础上在定温定压条件下经过一定的热,,力学推导而定义的一个热力学状态函数但并不是只有在定温定压条件下的系统才有吉布斯自由能也不是,,只有在定温定压下系统状态发生变化时才有吉布斯自由能变△而是在任意条件下当系统处于一定状态时就有确定的吉布斯自由能,当系统的状,态发生改变时就有吉布斯自由能变△的存在无论是简单的状态变化过程,还是复杂的化学变化过程。我们知道,△可用于判断定温定压下各种和相变化过程都是如此,热力学过程自发进行的方向和限度而在实际过程中常遇到的各种热力学过程往往是在定温定压条件下进。,,,。行的因此虽然热力学判据较多如嫡判据亥姆霍兹自由能
3、判据等而吉布斯自由能作为判据更为有利和。为此本文着重对各种热力学过程中吉布斯自由能变△的计算。方便和实际应用作一探讨单纯状态变化过程中△的计算理想气体定温过程中△的计算,,,对于理想气体状态变化可根据热力学的基本公式一定温过程则有。,,。积分可得△“一朋会一瓮即根据此式可直接计算△再根据△的正负来判断过程的自发性。例克理想气体氦在℃时压力为,今在定温下外压恒定为丫下进行压缩,计算该过程的△,并判断该过程是否自发。。由题给,解此过程属理想气体状态变化已知条件知终态压力一二、,。。,月、,,。,山人。。一、下王由△月令知声△竿‘’’‘共一一’一一“滋一一,,。
4、故此过程的吉布斯自由能变△而△即此过程为非自发过程收稿期一一作者简介张君才,男汉,,一陕西咸阳师范专科学校化学系讲师从事物理化学教学和研究咸阳师范专科学校学报第卷理想气体混和过程中△的计算,若热力学系统是由两种或两种以上理想气体混和而成且每种气体单独存在时的温度和压力相等且等,。‘于混和气体的温度和压力则该混和过程中吉布斯自由能变可根据△习耐、进行计算式中为系统中组分的物质的量,云为系统中组分在混和气体中的物质的量分数,为系统的温度,为气体常。数例有一热力学系统,,,和都是理想气体,,使两种气体混,如下图所示容器绝热抽去隔板和均匀计算该混和过程的△,并说明
5、该过程是否自发。解此过程为理想气体的混和过程由题给条件知,一’,一人一广广。‘’根据△一习二知,,△翔勒‘、,。。、,,,,、、,、,,、,。‘月刀,,‘‘‘。,。、。刀双了一一匕任入入气乙又一下州卜乙只下又夕乙入入匕任入乙勺,,连,乙月乙乙呀乙一工,。即△侧一又△故该混和过程是自发过程非理想气体系统定温过程中△的计算,。,一,尸对于非理想气体系统△的计算一方面可以用△式只要找出系统中与之间的函数段,,。,一△一△。关系式将用含的关系式代替代入公式积分求解即可得△另一方面可根据△,,,△的求算在热力学第一定律基础上已经解决△的求算在热力学第二定律的基础上已
6、经解决因此利用上式便可方便求出过程的△,进而根据△的正负判断过程的自发性。例略。相变化过程中△的计算。,相变化过程可分为两种情况一种是系统在发生相变化的过程中始态和终态的两个相始终是平衡的即,,系统发生的是可逆相变化另一种情况是系统在发生相变化的过程中始态和终态的两个相是不平衡的即为。,。不可逆相变化过程系统发生相变化的方式不同其吉布斯自由能变△的计算方法也有所区别可逆相变化过程中△的计算,,由△△,对于可逆相变化过程由于它是在温度和压力一定的条件下进行的一△△是可逆,。△,,才△相变热△是可逆相变时的嫡变△因此可逆相变过程中吉布斯自由能变△入一一。,,,
7、,,。故当系统发生可逆相变化时无需计算△反过来如果某一相变化过程中△则该系统所发生的相变化一定为可逆相变。不可逆相变过程中△的计算,。,对于不可逆相变过程直接计算该过程的△是不可能的但这并不意味着该过程的△无法计算因,为我们总可以将不可逆相变过程设计为始态和终态与此不可逆相变过程相同的可逆过程然后直接利用公。式进行计算例已知℃液体水的饱和蒸气压为二试计算℃及标准压力下的过冷水燕气变成同温同压下的液态水的△,并判断该过程是否自发。解此过程为不可逆相变过程,在始终态之间可设计下列可逆过程第期张君才吉布斯自由能变的计算及应用℃℃广△厂①△③△℃℃△吼一一一恋一一
8、一月,根据盖斯定律△△△△过程①为理想气体定温膨胀。。,、,。。,
