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如何理解化学势的物理意义

发布时间:2019-09-12 08:29 来源:未知 编辑:admin

  从定义上看,“化学势”和粒子数有关,具体来说,是粒子数目的变化导致的Gibbs自由能的变化。但这还是不能更直观的理解它到底是什么。在具体的例子中,特别是涉及到粒子数目变化的例子中理解“化学势”,会很直观。

  两个子系统间存在能量交换,那么可以定义一个量温度,温度相等时两边平衡。如果两个子系统之间除了能量交换还能进行体积交换(比如两部分气体中间连一个活塞),那么就算温度相同也不一定平衡。我们可以再定义一个量叫压强,压强相同时两边就平衡了。如果两个子系统还可以交换粒子数,那么相应的可以再定义一个东西。这东西就叫化学势。

  在相变过程中,由于物质在不同组元间的转移是在恒温和恒压下进行的,故可以通过比较两相中物质化学势的大小来判断物质在各组元间转移的方向和限度,即物质总是从化学势较高的相转移到化学势较低的相。当物质在两相中的化学势相等时,则相变过程停止,系统达到平衡态(见相和相变)。

  化学势就是吉布斯自由能对成分的偏微分,化学势又称为偏摩尔势能。偏摩尔量都是系统的强度性质,强度性质在物理化学中也常可以写成偏微商的形式,比如温度T=dE/dS。

  若在恒压下将分子依次加入系统,为驱动其中每一个分子,需要完全相同的努力,此过程体积变大而系统的密度和压强保持不变,这样单个分子的热力学状态可以用吉布斯自由能G除以分子数N来恰当描述。

  知道合伙人生活技巧行家采纳数:651获赞数:10040毕业于广州中山职业技术学院,平时喜欢去图书馆读些关于生活健康类的书籍,对于这类知识有着很深的了解。向TA提问展开全部在热力学和统计力学中,化学势(chemical potential )代表在一个体系内加入一个额外粒子所需要的能量.它等于体系的总吉布斯自由能(Gibbs free energy )除以体系粒子总数.化学式形式上可以表述为吉布斯自由能对成分的偏微分,化学势又称为偏摩尔势能.偏摩尔量都是系统的强度性质,强度性质在物理化学中常写成偏微商的形式.

  1摩尔化学纯物质的吉布斯函数,通常用符号μ表示.如以G表示热力学系统的吉布斯函数,n表示系统中物质的摩尔数,则对于多元系,以ni表示第i组元的摩尔数,则第i组元的化学势μi表示在温度T、压强E及其他组元的摩尔数nj不变的条件下,每增加1摩尔i组元时,系统的吉布斯函数的增量:化学势在处理相变和化学变化的问题时具有重要意义.

  1,在相变过程中,由于物质在不同组元间的转移是在恒温和恒压下进行的,故可以通过比较两相中物质化学势的大小来判断物质在各组元间转移的方向和限度,即物质总是从化学势较高的相转移到化学势较低的相.当物质在两相中的化学势相等时,则相变过程停止,系统达到平衡态.

  2,对处在恒温和恒压条件下的化学反应,可用化学势来标志化学反应自发进行的方向.如果多元单相系的化学反应在温度和压强不变的情形下进行,系统的总吉布斯函数的改变是ΔG=∑μiΔni式中Δni为反应中各组元摩尔数的改变量.平衡态的吉布斯函数最小,则有ΔG=0,即∑μiΔni=0,一般情况,化学反应可以写成∑viAi=0,式中Ai代表反应物类型(即组元),vi代表反应方程中反应物的系数.正系数指生成物,负系数指反应物.此时Δni,满足下面关系Δn=ενi,式中ε为任意无穷小量.于是平衡条件可以写成∑νiμi=0,可以判定反应是否平衡,也可以判定反应进行方向∑νiμi0,反应正向进行;∑νiμi,0则反应逆向进行.

  化学势的偏微分定义具有普适性,表示成分变化对能量变化的影响,即可以是线性关系,也可以是非线性关系.

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