材料熱力學(xué) 課件 13 -第五章 多元系統(tǒng)熱力學(xué)I-2

abB任課教師：王錦程O(píng)ffice：友誼校區(qū)創(chuàng)新大廈B-1318Telmail：jchwang@

多元均相系統(tǒng)的獨(dú)立變量數(shù)溶液的特點(diǎn)溶液組成表示方法溶液的狀態(tài)描述偏摩爾量偏摩爾量的定義偏摩爾量的重要公式偏摩爾量的求法容量性質(zhì)描述強(qiáng)度性質(zhì)描述k＋2獨(dú)立變量k＋1獨(dú)立變量上節(jié)回顧

2/30第五章多組元系統(tǒng)熱力學(xué)I—基本熱力學(xué)描述5.1多元均相系統(tǒng)的獨(dú)立變量數(shù)5.2偏摩爾量5.3混合性質(zhì)5.4多元系統(tǒng)中的化學(xué)勢(shì)及熱力學(xué)平衡條件3/304/30混合性質(zhì)的定義混合性質(zhì)的定義

任一容量性質(zhì)

混合性質(zhì)5/30等溫等壓條件下，由純組元混合形成溶液的過(guò)程中系統(tǒng)性質(zhì)的變化混合性質(zhì)多元均相系統(tǒng)的性質(zhì)與構(gòu)成系統(tǒng)的各種純組元總體性質(zhì)間的差異混合性質(zhì)的定義混合自由能

純物質(zhì)在等溫等壓下混合形成溶液過(guò)程中Gibbs自由能的變化實(shí)際溶液自由能與形成溶液的純組分自由能的差異，也稱(chēng)相對(duì)自由能(2)摩爾混合自由能：

(1)含義：其他混合熱力學(xué)性質(zhì)

混合自由能

形成1mol溶液的混合自由能

6/30

熱力學(xué)性質(zhì)公式混合熱力學(xué)性質(zhì)公式

混合熱力學(xué)性質(zhì)公式與純物質(zhì)熱力學(xué)性質(zhì)公式在形式上相同混合性質(zhì)的定義

7/30偏摩爾混合自由能自由能混合自由能加和公式

偏摩爾自由能加和公式

偏摩爾混合自由能偏摩爾混合性質(zhì)溶液中組元i與純物質(zhì)i的偏摩爾Gibbs自由能之差偏摩爾混合自由能

偏摩爾混合性質(zhì)

(2)含義：給定狀態(tài)溶液中1mol組元i對(duì)混合性質(zhì)的貢獻(xiàn)(,,,)

8/30

偏摩爾量公式偏摩爾混合量公式

偏摩爾混合性質(zhì)9/30第五章多組元系統(tǒng)熱力學(xué)I—基本熱力學(xué)描述5.1多元均相系統(tǒng)的獨(dú)立變量數(shù)5.2偏摩爾量5.3混合性質(zhì)5.4多元系統(tǒng)中的化學(xué)勢(shì)及熱力學(xué)平衡條件10/30

定義化學(xué)勢(shì)的定義化學(xué)勢(shì)即偏摩爾Gibbs自由能物理意義：強(qiáng)度性質(zhì)：加和公式：Gibbs-Duhem公式：

或

或

11/3012/30化學(xué)勢(shì)的定義13/30化學(xué)勢(shì)的定義14/30化學(xué)勢(shì)的定義組成不變的封閉系統(tǒng)組成可變系統(tǒng)熱力學(xué)基本方程如何表示？組成可變的封閉系統(tǒng)敞開(kāi)系統(tǒng)

15/30

組成可變系統(tǒng)的熱力學(xué)基本方程此時(shí)，每個(gè)熱力學(xué)狀態(tài)函數(shù)的變量就不止兩個(gè)，還與系統(tǒng)中各種物質(zhì)的量有關(guān)，所以要在基本方程中引入物質(zhì)的量

即：令：

16/30組成可變系統(tǒng)的熱力學(xué)基本方程

令：令：令：

17/30組成可變系統(tǒng)的熱力學(xué)基本方程

對(duì)比：得：

同理可得：

18/30組成可變系統(tǒng)的熱力學(xué)基本方程每個(gè)偏導(dǎo)數(shù)所選擇的獨(dú)立變量彼此不同注意:廣義化學(xué)勢(shì)定義只有第一個(gè)是偏摩爾量

19/30組成可變系統(tǒng)的熱力學(xué)基本方程

條件：(1)沒(méi)有非體積功的任意過(guò)程(2)均相系統(tǒng)組成可變系統(tǒng)的熱力學(xué)基本方程20/30例如a和b兩相組成的平衡系統(tǒng)若系統(tǒng)由平衡狀態(tài)的多相組成，則每一相均滿足上述基本方程

相a相

21/30組成可變系統(tǒng)的熱力學(xué)基本方程由水（1）與乙醇（2）組成的二組分溶液，下列各個(gè)偏導(dǎo)數(shù)中不是乙醇化學(xué)勢(shì)的有：

ABCD提交22/30單選題1分由水（1）與乙醇（2）組成的二組分溶液，下列各個(gè)偏導(dǎo)數(shù)中不是偏摩爾量的有：ABCD提交

23/30多選題1分

傳質(zhì)過(guò)程(masstransferprocess)擴(kuò)散(混合)化學(xué)勢(shì)決定一切傳質(zhì)過(guò)程的方向和限度相變化學(xué)反應(yīng)傳質(zhì)過(guò)程即物質(zhì)傳輸過(guò)程，包括：擴(kuò)散(混合)，相變，化學(xué)反應(yīng)等化學(xué)勢(shì)判據(jù)24/30物質(zhì)由化學(xué)勢(shì)高的相流向化學(xué)勢(shì)低的相；相平衡時(shí)化學(xué)勢(shì)相等

相Ba相

相變(phasetransformation)系統(tǒng)Gibbs自由能的變化為:

等溫等壓下過(guò)程自發(fā)性的判據(jù)為：

自發(fā)

平衡

自發(fā)平衡

自發(fā)平衡

因此可得：化學(xué)勢(shì)判據(jù)25/30對(duì)象：一切傳質(zhì)過(guò)程，物質(zhì)總是由高化學(xué)勢(shì)流向低化學(xué)勢(shì)

用途：判斷物質(zhì)傳輸方向、處理平衡問(wèn)題的重要工具化學(xué)勢(shì)判據(jù)自發(fā)平衡

統(tǒng)一判據(jù)化學(xué)勢(shì)判據(jù)26/30若a、b兩相中均含有A和B兩種物質(zhì)，當(dāng)兩相平衡時(shí)，下列哪些關(guān)系式成立？

ABCD提交多選題1分27/30化學(xué)勢(shì)是偏摩爾Gibbs函數(shù)，是系統(tǒng)溫度、壓力和各物質(zhì)濃度的函數(shù)對(duì)一給定的溶液

用途：(1)分析組成不變的系統(tǒng)中，化學(xué)勢(shì)隨壓力及溫度的變化關(guān)系化學(xué)勢(shì)與T、p的關(guān)系

(2)給出了化學(xué)勢(shì)與其它偏摩爾量的關(guān)系28/30根據(jù)偏摩爾量與相應(yīng)摩爾容量性質(zhì)的關(guān)系，可知：化學(xué)勢(shì)與Gm的關(guān)系

29/30多元多相系統(tǒng)熱力學(xué)平衡的一般條件

孤立系統(tǒng)

純物質(zhì)兩相平衡條件

孤立系統(tǒng)

孤立系統(tǒng)平衡條件30/30

多元多相系統(tǒng)熱力學(xué)平衡的一般條件

平衡共存各相的溫度全部相等、壓力全部相等、任一組元在其存在的所有相中的化學(xué)勢(shì)均相等。31/30多元多相系統(tǒng)熱力學(xué)平衡的一般條件

封閉系統(tǒng)

以封