物理化学第四章 多组分系统热力学ppt课件.ppt

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1、Thermodynamicsofmulti-componentsystems第四章多组分系统热力学4.1偏摩尔量(Partialmolarquantities)1.多组分多相系统的特点a.在相变和化学反应中,系统的组成和各组分的数量是可变的(对其中的一相而言,可看作开放系统)C2H5OH(B)和H2O(A)混合时的体积变化wB%VA*/cm3VB*/cm3(VA*+VB*)/cm3V/cm32025.3490.36103.03101.844050.6860.24110.92106.936076.0240.16116.18112.2280101.3620.08121.4411

2、8.56b.系统的广度性质并不等于各纯组分的该性质之和c.确定系统状态的独立变量数多于三个2.偏摩尔量Partialmolarquantities对一个处于热平衡和力平衡的均相系统，广延性质X（V、U、H、S、A、G）(1)定义式Definition定义:在温度、压力及除了组分B以外其他各组分的物质的量均不变的条件下，广延量X（V、U、H、S、A、G）随组分B物质的量nB的变化率XB称为组分B的偏摩尔量。偏摩尔体积:偏摩尔焓偏摩尔热力学能偏摩尔熵偏摩尔亥氏函数偏摩尔吉氏函数②偏摩尔量的物理意义:VxBnB在指定状态下,在等温、等压、其它组分的量都不变的条件下（即浓度不变），

3、v随nB的变化率。也可看作是在等温等压的条下，（1）在无限大的系统中加入1mol的B所引起系统体积的变化量；（2）在有限的系统中,加入dnBmol的B所引起系统体积的变化量；两种说法的前提是:保持浓度不变.对单组分系统注意：a、注意：1、只要恒温恒压条件下才有偏摩尔量；B2、X必须是广延性质；c、3、XB是强度性质；D4、XB随着T、P和组成的浓度变化而变化。zzT，P一定时，dXT。P=∑XBdnB按一定的浓度比，加入A、B物质dX=XAdnA+XBdnBX=XAnA+XBnB多种物质X=∑nBXB2.偏摩尔量的集合公式公式如：V=VAnA+VBnB3.Gibbs-Duh

4、em’sequation在等温等压条件下，对集合公式取微分两式相比较对二组分系统：恒温恒压时,若一组分偏摩尔量增加,则另一组分偏摩尔量必定减少。减少和增加的比例与两组分摩尔分数成正比。3.偏摩尔量的测定Determinationofpartialmolarquantities(1)切线法(2)解析法：如能从实验或理论得到方程例题：25℃，有物质的量分数为0.4的甲醇水溶液，若往大量的此溶液中加入1.00mol的水，溶液体积增加17.35ml，往大量的此溶液中加入1.00mol的甲醇，溶液体积增加39.01ml，试计算0.4mol的甲醇及0.6mol的水混合成溶液时，体积为若

5、干？混合过程体积变化为多少？已知25℃时甲醇和水的密度分别为0.7911gml-1及0.9971gml-1。解：已知V水=17.35ml；V甲=39.01ml；n水=0.6mol；n甲=0.4mol混合后：V=（0.6×17.35+0.4×39.01）ml=26.01ml混合前V*=（32×0.4/0.7911+18×0.6/0.9971）ml=27.01ml∴ΔV=V-V*=（26.01-27.01）ml=-1.00ml4.2化学势（Chemicalpotential）1.化学势Chemicalpotential定义Define:iscalledchemicalpoten

6、tialofcomponentB若dnB=0则为封闭系统若令:Define:化学势是决定物质传递方向和限度的强度因素。开放系统的热力学基本关系式Discussion:①μB是强度性质。②在给定的状态下：③适用条件:处于热平衡和力平衡的,没有非体积功的均相系统2.化学势的应用βαP外在等温等压条件下若有dnB的物质B由α相转移到β相dnB若μBα＞μBβ,则dG＜0,上述过程可自动发生若μBα=μBβ,则dG=0,上述过程为可逆过程即两相处于平衡状态若μBα＜μBβ,则dG＞0,上述过程为不可能发生的过程结论:①在多相系统中,物质总是自动地从化学势高的相流向化学势低的相②多组

7、分多相系统的平衡条件:问题:1、偏摩尔量和化学势有何区别?问题:2、下述各量中哪些是偏摩尔量？哪些是化学势?3、A物质在α相和β相的化学势分别为和，若发生A物质从α相自发地向β相迁移，则两者的关系是怎样？4、比较水在以下各状态时的化学势大小：（1）100℃，101.325KPa液态水的化学势μ1；（2）100℃，101.325KPa气态水的化学势μ2；（3）100℃，202.65KPa液态水的化学势μ3；（4）100℃，202.65KPa气态水的化学势μ4；4.3气体的化学势ChemicalPotentialofG