亥姆霍兹方程运用吉布斯课件.ppt

1、东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 热力学热力学定律定律l热力学第一定律热力学第一定律自然界发生的自然界发生的一切过程都必须遵循，保持能量守一切过程都必须遵循，保持能量守恒；不能解决过程是否必然发生、恒；不能解决过程是否必然发生、进行的程度进行的程度 热力学第二定律热力学第二定律判断在指定的条件下判断在指定的条件下一个一个过程能否发生过程能否发生；如能发生的话，能进行到；如能发生的话，能进行到什么什么程度程度

2、；如何改变；如何改变外界条件外界条件（温度、压力等）（温度、压力等）才能使变化朝人们所需要的方向进行才能使变化朝人们所需要的方向进行东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 3.1.1 自发过程的不可逆性自发过程的不可逆性 3.1.2 热力学第二定律热力学第二定律 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 3.1.1 自发过程的不可逆性自发过程的不可逆性东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technol

3、ogy 自发过程是热力学不可逆过程自发过程是热力学不可逆过程东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 热力学中的不可逆性，并不是说热力学中的不可逆性，并不是说过程不能向相反方向进行，或系统过程不能向相反方向进行，或系统变化之后再不能复原，而是说变化之后再不能复原，而是说保持保持外界条件不变时外界条件不变时，系统不能复原系统不能复原 即使改变外界条件使系统沿其它即使改变外界条件使系统沿其它途径复原，但实践证明对环境来说途径复原，但实践证明对环境来说在正逆两个过程中所受影响不能抵在正逆两个过程中所受影响不能抵消，在环境中都会留下

4、功变热的后消，在环境中都会留下功变热的后果，因而果，因而环境不能复原环境不能复原东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 3.1.2 热力学第二定律热力学第二定律东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 热力学第二定律的经典表述热力学第二定律的经典表述东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 热力学第二定律的经典表述热力学第二定律的经典表述东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Do

5、ngguan University of Technology 3.2.1 熵熵 3.2.2 克劳修斯不等式与熵增原理克劳修斯不等式与熵增原理 3.2.3 熵判据熵判据3.2.4 热力学第二定律的统计解释热力学第二定律的统计解释东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 3.2.1 熵熵东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学

6、院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 3.2.2 克劳修斯不等式与熵增原理克劳修斯不等式与熵增原理东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 克劳修斯不等式克劳修斯不等式（热力学第二定律的数学表达式）（热力学第二定律的数学表达式）东 莞 理 工 学 院东

7、 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 熵熵 增增 原原 理理热力学第二定律的重要结果热力学第二定律的重要结果东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 一个孤立系统的熵永不减少一个孤立系统的熵永不减少 对孤立系统来说，系统和环境之间无能量和物质的交换，因此孤立系统中发生的过程必然是绝热过程，所以熵增原理又常表述为：东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 3.2.3 熵判据熵判据适用于孤立系统适用于孤立系统东

8、 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 3.2.4 热力学第二定律的统计解释热力学第二定律的统计解释东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Te

9、chnology 阿伏加德罗常数阿伏加德罗常数6.021023东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 3.2.1 简单状态变化简单状态变化 3.2.2 相变化相变化 3.2.3 化学变化化学变化东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 3.3.1 简单状态变化简单状态变化东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan Univer

10、sity of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 3.3.2 相变化相变化v 在无限接近相平衡的条件下进行的相变为在无限接近相平衡的条件下进行的相变为可可逆相变逆相

11、变v 相变化一般是在相变化一般是在等温等压等温等压的条件下进行的，的条件下进行的，如果在此温度和压力下，变化的两相是平衡共如果在此温度和压力下，变化的两相是平衡共存的，则相变化可视作可逆相变化存的，则相变化可视作可逆相变化东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 同种物质的固、液、气三态，气态熵最大，液态熵其次，固态熵最小同种物质的固、液、气三态，气态熵最大，液态熵其次，固态熵最小东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 3.3.3 化学变化化学变化v 一

12、般的化学反应过程都是一般的化学反应过程都是不可逆不可逆过程，求熵变时过程，求熵变时不能简单地将反应的热效应除以反应的温度不能简单地将反应的热效应除以反应的温度v 为了计算化学反应的熵变，必须为了计算化学反应的熵变，必须设计可逆途径设计可逆途径，可借助于可借助于电化学反应电化学反应来实现，但能用该法计算其熵来实现，但能用该法计算其熵变的反应并不多变的反应并不多v 化学反应的熵变可通过产物熵及反应物熵求出化学反应的熵变可通过产物熵及反应物熵求出化学反应的熵变产物熵反应物熵化学反应的熵变产物熵反应物熵v 物质的熵值可由物质的熵值可由热力学第三定律热力学第三定律给出给出东 莞 理 工 学 院东 莞 理

13、 工 学 院Dongguan University of Technology 3.4.1 热力学第三定律热力学第三定律 3.4.2 规定熵和标准摩尔熵规定熵和标准摩尔熵 3.4.3 标准摩尔反应熵标准摩尔反应熵东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 3.4.1 热力学第三定律热力学第三定律东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 3.4.2 规定熵和标准摩尔熵规定熵和标准摩尔熵东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan Univers

14、ity of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 物质在温度物质在温度T时的熵为时的熵为东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 3.4.3 标准摩尔反应熵标准摩尔反应熵东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工

15、学 院Dongguan University of Technology 3.5.1 亥姆霍兹函数亥姆霍兹函数A3.5.2 亥姆霍兹函数判据亥姆霍兹函数判据3.5.3 吉布斯函数吉布斯函数G3.5.4 吉布斯函数判据吉布斯函数判据3.5.5 A和和G的计算的计算东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 3.5.1 亥姆霍兹函数亥姆霍兹函数A东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan Univers

16、ity of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 3.5.2 亥姆霍兹函数判据亥姆霍兹函数判据东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 3.5.3 吉布斯函数吉布斯函数GdSTdUWdVpsure)(TSpV

17、UdW 若系统发生一个等温等压过程，则有若系统发生一个等温等压过程，则有T1=T2=Tsur和和p1=p2=pe，从而，从而东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 3.5.4 吉布斯函数判据吉布斯函数判据东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Techn

18、ology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 3.5.5 和和的计算的计算东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 3.6.1 热力学基本方程热力学基本方程3.6.2 温度与温度与G的关系的关系3.6.3 压力与压力与G的关系的关系东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technolog

19、y 3.6.1 热力学基本方程热力学基本方程东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technolog

20、y 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 3.6.2 温度与温度与G的关系的关系东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology TUASTAV2/TUTTAp东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 3.6.3 压力与压力与G的关系的关系东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学

21、院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology BBBVV)(东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 3.7.1 偏摩尔量偏摩尔量3.7.2 化学势的定义化学势的定义3.7.3 化学势判据化学势判据3.7.4 气体的化学势气体的化学势3.7.5 溶液中各组分的化学势溶液中各组分的化

22、学势东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 3.7.1 偏摩尔量偏摩尔量东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞

23、理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 3.7.2 化学势的定义化学势的定义东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理

24、工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 3.7.3 化学势判据化学势判据东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology BBB0hHgGeEdD或：化学反应：)()(BEDHGBBedhg东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan U

25、niversity of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 3.7.4 气体的气体的化学势化学势东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan Uni

26、versity of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology pfRTTgBBln),(BBByff*东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 3.7.5 溶液中各组分的溶液中各组分的化学势化学势 理想稀薄溶液：

27、溶剂严格遵守拉乌尔定律和溶质严格遵守亨利定律的稀溶液 在一定温度和压力下，溶液与其饱和蒸气（设为在一定温度和压力下，溶液与其饱和蒸气（设为理想气体）达到平衡时理想气体）达到平衡时溶剂溶剂A在气液两相中的化学在气液两相中的化学势相等势相等，则：，则：东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 溶剂服从拉乌尔定律：溶剂服从拉乌尔定律：东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of

28、 Technology 气液平衡时，溶质气液平衡时，溶质B的化学势的化学势对于溶质，遵守亨利定律：对于溶质，遵守亨利定律：东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 溶液浓度用物质的量浓度表示时)ln(),()ln()ln(),()ln(),()/ln(),(ccRTcTlccRTpckRTTgpckRTT

29、gppRTTgBBBcBBcBBBgBlB31dmmolc东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 溶液浓度用质量摩尔浓度表示时)ln(),()ln()ln(),()ln(),()/ln(),(bbRTbTlbbRTpbkRTTgpbkRTTgppRTTgBBBbBBbBBBgBlB31kgmolb东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞

30、 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology 东 莞 理 工 学 院东 莞 理 工 学 院Dongguan University of Technology