第四章--多组分系统热力学ppt课件.ppt

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1、第四章多组分系统热力学Chapter4ThermodynamicsofMuiticomponentsystems引言前几章介绍了简单系统发生PVT变化、相变化和化学变化时热力学理论以及W、Q、U、H、A、G的计算。简单系统:纯物质系统或组成不变的系统。多组分系统:多组分、且组成发生变化的系统.本章讨论其热力学规律。多组分系统单相或均相多相混合物（各组分标准态相同）溶液（溶质与溶剂标准态不同）可分为几个单相系统研究多组分均相系统混合物溶液理想稀溶液非理想理想非理想气液（主）液固电解质非电解质本章主线：多组分系统的热力学基本

2、方程、化学势的表达式及其应用。组成表示法MeasuresofComposition组成表示法无量纲2、物质B的质量分数(masspercent)无量纲1、物质B的摩尔分数(molefraction)单位:mol/l3、物质B的（体积）摩尔浓度(volumemolality)单位:mol/kg4、物质B的质量摩尔浓度(molality)讨论:不同组成表示法之间可以相互转换,例如2）应严格按照统一标准书写符号,不能任意编写.一般B表示溶质,A表示溶剂。3）请导出xB、cB、bB很小时三者间的关系。§4-1偏摩尔量1.问题的提出2.偏摩

3、尔量3.偏摩尔量的实验测定4.偏摩尔量与摩尔量的区别5.吉布斯–杜亥姆方程（Gibbs-Duhem）6.偏摩尔量之间的关系T、p一定时，100ml水＋100ml乙醇混合＝200ml混合物？答案：不相等！1.问题的提出表明：1mol物质B在混合物中对体积的贡献不等于在纯态时对体积的贡献！问题：1mol物质B在混合物中对体积的贡献是多少？定义该物理量为VB－－称为B组分的偏摩尔体积（1）混合物中不同物质分子结构、大小不同（2）混合物中不同物质分子间的相互作用不同，原因：物质B的偏摩尓体积VB的定义：除体积外，其它广延性质也有偏摩尔量。

4、VB的含义：在一定温度、压力下，1mol物质B在确定组成的混合物中对体积的贡献。2.偏摩尔量(1)定义:b.X代表广延性质V，U，H，S，A，G的任一种．表示除nB外,其余物质的量均不改变；说明：问题：XB是广延性质还是强度性质？A.在恒定T，p和nc’不变的条件下,系统广延性质Ｘ随nB的变化率（2）XB的含义：B.在恒定T，p和nc’不变的条件下,混合物中1molB对系统广延性质X的贡献．例：还有哪些？全微分：(3)多组分系统任一广延性质X的全微分：由XB定义得：dX=∑XBdnB恒温恒压下：对XB的理解应注意以下几点（1）XB

5、必须具有恒温恒压的条件,否则不能称其为偏摩尔量（2）只有广延性质(V,H,U,S,A,G)才有偏摩尔量,强度性质则无（3）偏摩尔量是某广延性质的摩尔值,本身是一强度性质（4）对纯物质而言,XB＝XB*（5）集合公式dX=∑XBdnB恒温恒压下：3.偏摩尔量的实验测定◆解析法切线法◆图解法截距法4.偏摩尔量与摩尔量的区别由图中可以看出：混合物组成改变时，两组分的偏摩尔体积也改变，组成越接近某一纯组分时，VB越接近VB*问题：纯物质的摩尔量与偏摩尔量之间的关系？5.吉布斯–杜亥姆方程（Gibbs-Duhem）上式恒温恒压时：二元系统：

6、(G-D方程)6.偏摩尔量之间的关系对单组分系统:H=U＋pVA=U－TSG=H－TS对多组分系统:HB=UB＋pVBAB=UB－TSBGB=HB－TSB结论：将前述热力学关系式中的广延性质全部换成偏摩尔性质，关系式依然成立！．§4-2化学势1.化学势的定义2.多组分单相系统的热力学基本方程3.多组分多相系统的热力学基本方程4.化学势判据5.化学势判据应用举例－－相变过程6.分析讨论课内小结作业混合物（或溶液）中组分B的偏摩尔吉布斯函数GB称为组分B的化学势1.化学势的定义2.多组分单相系统的热力学基本方程与前述组成不变的热力学基

7、本方程有何不同？多组分单相系统的热力学基本方程3.多组分多相系统的热力学基本方程多相系统的广延量X具有加和性：条件：非体积功W’＝0多组分多相系统的热力学基本方程条件：非体积功W’＝0同法可导出：4.化学势判据（1）恒T、恒p、W’=0：多组分多相系统多组分均相系统单组分多相系统（2）恒T、恒V且W’=0时：B(α)μα-dnB(β)μβ+dn恒T、恒pW’=0若μα>μβ：相变化能自发进行若μα=μβ：两相达到平衡5.化学势判据应用举例－－相变过程6.分析讨论（1）μ的性质－－状态函数，强度量（2）过程变化方向与限度的判定通过对

8、相变化的应用可知：类似于：水流动，电流流动，气体扩散……（3）影响化学势的因素纯物质：温度、压力混合物：温度、压力、组成问题：101.325kPa、373K的水和水蒸气，两者化学势的关系为第一次课主要内容偏摩尔量化学势μ判据热力学基本方程第一次课作