最新[工学]04章-多组分热力学ppt课件.ppt

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1、[工学]04章-多组分热力学第四章多组分热力学4.1基本概念5.2稀溶液中的两个经验定律5.3理想液态混合物5.4理想稀溶液中溶剂与溶质的化学势5.5稀溶液的依数性5.6活度与活度因子5.7分配定律2021/9/71.混合物与溶液溶液（solution）广义地说，两种或两种以上物质彼此以分子或离子状态均匀混合所形成的体系称为溶液。溶液以物态可分为气态溶液、固态溶液和液态溶液。根据溶液中溶质的导电性又可分为电解质溶液和非电解质溶液。本章主要讨论液态的非电解质溶液。4.1基本概念2021/9/72.溶液组成的表示法1.物质的量分数(molefraction)溶质

2、B的物质的量与溶液中总的物质的量之比称为溶质B的物质的量分数，又称为摩尔分数，单位为1。2021/9/72.溶液组成的表示法2.质量摩尔浓度mB（molality）溶质B的物质的量与溶剂A的质量之比称为溶质B的质量摩尔浓度，单位是。这个表示方法的优点是可以用准确的称重法来配制溶液，不受温度影响，电化学中用的很多。2021/9/72.溶液组成的表示法3.物质的量浓度cB（molarity）溶质B的物质的量与溶液体积V的比值称为溶质B的物质的量浓度，或称为溶质B的浓度，单位是，但常用单位是。2021/9/72.溶液组成的表示法4.质量分数wB（massfract

3、ion）溶质B的质量与溶液总质量之比称为溶质B的质量分数，单位为1。2021/9/7例题例4.1.1将23.0345g的乙醇溶于0.5000kg的中，所形成溶液的密度为992.0kgm-3.计算乙醇的摩尔分数、质量摩尔浓度及其物质的量浓度。2021/9/74.2偏摩尔量与化学势单组分体系的摩尔热力学函数值多组分体系的偏摩尔热力学函数值化学势的定义多组分体系中的基本公式偏摩尔量的集合公式Gibbs-Duhem公式化学势与压力的关系化学势与温度的关系2021/9/71.偏摩尔量的定义体系的状态函数中V，U，H，S，A，G等是广度性质，与物质的量有关。设由物质B组

4、成的单组分体系的物质的量为，则各摩尔热力学函数值的定义式分别为：摩尔体积（molarvolume）摩尔热力学能（molarthermodynamicenergy）2021/9/71.偏摩尔量的定义摩尔焓（molarenthalpy）摩尔熵（molarentropy）摩尔Helmholz自由能（molarHelmholzfreeenergy）摩尔Gibbs自由能（molarGibbsfreeenergy）这些摩尔热力学函数值都是强度性质。2021/9/71.偏摩尔量的定义在多组分体系中，每个热力学函数的变量就不止两个，还与组成体系各物的物质的量有关。设Z代表V

5、，U，H，S，A，G等广度性质，则对多组分体系偏摩尔量ZB的定义为：ZB称为物质B的某种容量性质Z的偏摩尔量（partialmolarquantity）。2021/9/71.偏摩尔量的定义使用偏摩尔量时应注意：1.偏摩尔量的含义是：在等温、等压、保持B物质以外的所有组分的物质的量不变的条件下，改变所引起广度性质Z的变化值，或在等温、等压条件下，在大量的定组成体系中加入单位物质的量的B物质所引起广度性质Z的变化值。2.只有广度性质才有偏摩尔量，而偏摩尔量是强度性质。3.纯物质的偏摩尔量就是它的摩尔量。4.任何偏摩尔量都是T，p和组成的函数。2021/9/72.

6、偏摩尔量的有关公式设一个均相体系由1、2、、k个组分组成，则体系任一容量性质Z应是T，p及各组分物质的量的函数，即：在等温、等压条件下：2021/9/72.偏摩尔量的有关公式按偏摩尔量定义,在保持偏摩尔量不变的情况下，对上式积分则2021/9/72.偏摩尔量的有关公式这就是偏摩尔量的集合公式，说明体系的总的容量性质等于各组分偏摩尔量的加和。例如：体系只有两个组分，其物质的量和偏摩尔体积分别为和，则体系的总体积为：2021/9/72.偏摩尔量的有关公式写成一般式有：2021/9/7Gibbs-Duhem公式如果在溶液中不按比例地添加各组分，则溶液浓度会发生改变

7、，这时各组分的物质的量和偏摩尔量均会改变。对Z进行微分根据集合公式在等温、等压下某均相体系任一容量性质的全微分为：2021/9/7Gibbs-Duhem公式这就称为Gibbs-Duhem公式，说明偏摩尔量之间是具有一定联系的。某一偏摩尔量的变化可从其它偏摩尔量的变化中求得。（1）（2）两式相比，得：2021/9/73.化学势的定义广义定义：保持特征变量和除B以外其它组分不变，某热力学函数随其物质的量的变化率称为化学势。2021/9/7化学势的定义狭义定义：保持温度、压力和除B以外的其它组分不变，体系的Gibbs自由能随的变化率称为化学势，所以化学势就是偏摩尔

8、Gibbs自由能。化学势在判断相变和化学变化的方向和