Оглавление:
Системы с переменной массой. Химический потенциал.
- Системы переменной массы Определены химический потенциал Гибс и термодинамический потенциал открытой системы.Смесь будет рассмотрена. выведено отношение Гиббса-Духема.Определяется парциальная молекулярная масса.Описывает гетерогенные системы, правила фазы Гиббса и идеальное смешивание.
Химический потенциал Далее мы обратимся к проблемам систем, способных изменять свой состав или обмениваться веществами с окружающими объектами.Первый случай возникает, когда в системе может произойти химическая реакция.
Примером 2-го случая является равновесие 2 или более фаз matter.So Итак, мы обнаружили, что для поддержания равновесия в любой точке системы должны выполняться следующие условия: 1) T = const、 2) P = const Условия 1 и 2 необходимы, но они недостаточны, если число различных компонентов системы равно different.As вы увидите, в этом случае вы должны выполнить еще 1 условие.
Учитываются разбавленные растворы, неполные смеси и электролиты. Людмила Фирмаль
Сначала рассмотрим объект, состоящий из 1 компонентной системы, или 1 вещества.Тогда можно сразу применить уже разработанную теорию.Поскольку давление и температура являются интенсивными параметрами(см. Главу 3,§ 5), термодинамический потенциал G Гиббса является огромной величиной, но вы можете четко описать O в виде: Г-н [я(Р, Т), (6.1） Где N-число молекул в однокомпонентной системе, а c-некоторое сильное количество.
Эта формула явно выражает тот факт, что величина G пропорциональна количеству вещества N в системе, то есть тому свойству, которое следует иметь в виду, называя о огромным количеством. До сих пор мы рассматривали только процессы (и виртуальные изменения), в которых количество вещества N остается постоянным.Однако часто необходимо рассматривать системы, которые являются частью более крупной системы, такие как жидкости, которые находятся в равновесии с паром.
- Подсистемы такого рода имеют не только термический и механический, но и материальный контакт с окружающей средой objects.In в такой системе число n молекул не является постоянным, но представляет собой новую термодинамическую variable.So, производная суммы G содержит еще 1 член, помимо члена, входящего в уравнение (4.5). Вместо этого вам нужно написать ДГ =-5 ДТ + к ДП +(- гг -) о в ДУ. (6.2） >. Я я /」 Согласно формуле (6.1), вы также можете записать это полное различие в другой форме. (ИГ = н д \ Я + — \ ИДН.(6.3） Сравнение (6.2) и (6.3)、 ИЖ), г ’ <64> Д \ Я-с ДТ-\ — в ДП. (6.5）
В однородной части однокомпонентной системы, Q-это просто термодинамический потенциал Гиббса на частицу. Функция, называемая химическим потенциалом (Т), является характеристической интенсивной величиной, определяющей состояние равновесия независимо от ограничений, накладываемых внешними условиями на другие параметры состояния.Если мы применяем преобразование Лагранжа и передаем его от переменной H, T к V, T, т. е. мы пишем dF-dG-d (PV), например、 Аналогично ^ =(ж) с, V =(х) 5, я = = _(ж) И•(6-8） Или символическая форма ji6 / V =(6 G) p, T =(6F) VtT = = Нет.Ст в =(БР =-Т (БС) уй В.(6.80 В состоянии равновесия, невозможно переместить определенное количество вещества в системе и получить работу.Как видно из этого, это означает, что полный набор условий равновесия имеет вид Т = const, Р = const, Р= const; (6.9）
Он должен работать в любом месте системы. Эти условия справедливы независимо от того, является ли система однородной или нет.Если существует внешнее поле (см. Главу 9), этот набор условий должен быть немного изменен.Теперь рассмотрим вывод более формальных условий(6.9).Выберите изолированную систему, и вам нужно неравенство (6.10） в, н> 0. Как и прежде (см. Главу 3,§ 5), разделите систему на части. У = Ул + У2, уу = П ^ — П2 ″ (6.11）
Из соотношения(6.11) Серии WX = — bu2 расположено. 6в1 = — 6Y2,= — Л2. (6.12） Из (6.10) и (6.12), 1 об изменении развертывания с учетом следующих условий、 Далее следует условие (6.9). 1.Термодинамический потенциал полностью открытой системы.Термодинамический потенциал U, F, 0,…кроме того, преобразование Лежандра может быть использовано для формального построения константы μ> T, потенциала Q из V. йд = ДФ-д(N [я)= — СДТ-ПДВ-Н Д \ х. (6.14) против потенциального М (7 \ Vtµ)、 (6.15）
И затем Как вы можете видеть из уравнений (6.14), (6.1) и отношения между F и 0, потенциал Q просто Q = — PV. (6.16） Потенциал Q (7 \ V, j. i) не использовался в обычной термодинамике, поскольку он, по-видимому, несколько искусственно сконструирован values.In статистическая механика, потенциал Q, введенный Гиббсом, оказался довольно полезной функцией, поэтому я упомяну об этом здесь*). Как и в случае изолированной системы, в открытой системе необходимо сделать 1 замечание относительно значения объема V, которое не соответствует объему сосуда с непроницаемым walls.In в этом случае система ограничена математическими поверхностями. 1) очевидно, что первая значимая формула (6.16) была получена Крамером[16, 17].
Поскольку частицы могут проходить свободно, величина η, определяемая внешними условиями, остается постоянной. Также обратите внимание, что неравенство Клаузиуса (3.2) необходимо изменить, чтобы объяснить открытую систему, которую мы рассмотрим в этом chapter.To дополняя теорию, основанную на том, что мы уже знаем, мы сначала предполагаем, что система находится в контакте с очень большой системой, характеризующейся температурой 7 \давлением P, объемом VBHQllll, числом частиц LG снаружи.Химический потенциал частицы равен| x.In состояние равновесия, P, T и[x должны быть одинаковыми для обоих parts.In изолированные системы, содержащие обе части, мы знаем, что общая энтропия уменьшается, когда система выходит из равновесия. bSnom = БС + БСБ » ы <0. (6.17）
Поскольку система изолирована, применяются дополнительные условия. о йо + бквнеш. ж + 6л / внутр.= 0, wy + 6 itesh = 0 (6.18） Начиная с Формулы (6.2)и распространяя термодинамическую идентичность на открытую систему, далее: Т 65vnesh-6£/ доб + П 6VBIieui-й 6л / V11esh, (6.19） Это связано с тем, что для бесконечно больших систем вариация считается очень малой, поэтому она не влияет на параметр состояния 7 \ P, ja. (6.17) — если вы объедините (6.19), вы получите неравенство в./ /-65 65 + P6V-µ6N> 0, (6.20）
Это называется неравенством Гиббса. Людмила Фирмаль
Смотрите также:
| Преобразования Лежандра | Примеры |
| Примеры | Смеси |
