材料热力学与动力学：化学势
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
设系统中有B、C、D·····K个组分。
系统中任一容量性质X（代表V，U，H，S，
G等），除了与温度、压力有关外，还与各物
质的量nB、nC、nD ···有关，即：
X = f(T, p, nB , nC , nD , nK )
如果温度、压力和组成有微小的变化，则
系统中任一容量性质X的变化为：
14
dX
50
195
70.3%
50
150
193
100 cm3 (20%) + 100 cm3 (20%) = 200 cm3
要描述一多组分均相系统的状态，除了指明温 度与压力外，还必须指明系统中每种物质的量。为 此，引入一个新的概念-偏摩尔量。
13
偏摩尔量的定义： 在多组分系统中，每个热力学函数的变量不止
T、P两个，还与组成系统各物的物质的量有关。
X T
dT
p,nB ,nc ...
X p
dp
T ,nB ,nC ...
i
K B
X ni
dni
T , p,n j (i j )
在等温、等压的条件下：
dX
i
K B
X ni
dni
T , p,n j (i j )
偏摩尔量Xi的定义为：
Xi
def
X ni
T , p,n j (
ji)
15
在引入偏摩尔量的概念后，任一容量性质的微 小变化可表示为：
H ni
T , p,n j ( ji)
Si
def
S ni
T , p,n j (
ji)
Ui
def
U ni
T , p,n j ( ji)
Ai
def
A ni
T , p,n j (
ji)
17
： ( )T, p
K
dV Vidni
iB
K
dH Hidni iB
K
dA Aidni iB
dX
X T
dT
p,nB ,nc ...
X p
dp
T ,nB ,nC ...
K iB
X idni
( )T,p：
k
dX X idni iB
16
常见的偏摩尔量定义式有：
Vi
de f
V ni
T , p,n j ( j i)
Gi
def
G ni
T , p,n j (
ji)
Hi
def
§3.1 偏摩尔量
一、引 言
单组分系统： 多组分系统：
两种或两种以上的物质（或称为组分）所形 成的系统称为多组分系统。
多组分系统可以是均相的，也可以是多相的。 对于混合均匀的多组分系统根据其标准态选取 方式的不同，将其分为混合物和溶液。
3
混合物（mixture） 多组分均匀系统中，各组分均可选用相同的方
2、由偏微商的概念可理解为图中的曲线的斜率。
Vi
V ni
T , p,nj
nB nA
A
B的物质的量与混合物总的物质的量之比称为 溶质B的摩尔分数，又称为物质的量分数。
摩尔分数的单位为1。
气态混合物中摩尔分数常用 yB 表示。
10
在溶液中，表示溶质浓度的方法还有：
溶质B的质量摩尔浓度mB
mB def
nB m(A)
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。
在均相的混合物中，任一组分B的浓度表示 法主要有如下几种：
1.B的质量浓度 2. B的质量分数
3. B的浓度（又称为 B的物质的量浓度）
4. B的摩尔分数
6
1.B的质量浓度 B
B def m(B) /V
即用B的质量 m(B) 除以混合物的体积V。
B 的单位是： kg m3
7
2. B的质量分数 wB
第三章 化学势
偏 摩 尔 量
气
化 体化 学 物学 势 质势
的
理 想稀 溶溶 液液
溶 液的 中化 物学 质势
稀 溶依 液数 的性
非物 理质 想的 溶化 液学
中势
本章作业：
2, 4, 5, 6, 11, 12, 13, 15, 17, 18, 21, 22 思考题：1, 2, 3, 5, 6, 8, 9
K
dG Gidni iB
K
dS Sidni iB
K
dU Uidni iB
若是二组分系统， ( )T, p： dX=XAdnA+XBdnB dV=VAdnA+VBdnB dG=GAdnA+GBdnB
18
二、偏摩尔量的物理意义
1、由定义式可见：在等温、等压条件下，在大量的定组成系 统中，加入单位物质的量的i物质所引起广度性质X的变化值； 或在等温、等压、保持i物质以外的所有组分的物质的量不变 的有限系统中，改变 dni 所引起广度性质X的变化值。
wB def
m(B) mA
A
即B的质量 m(B) 与混合物的质量之比。
wB 的单位为1。
8
3. B的浓度 cB （又称为 B的物质的量浓度）
cB def
nB V
即B的物质的量与混合物体积V的比值。
cB 单位是 mol m3
但常用单位是 mol dm3
9
4. B的摩尔分数 xB
xB def
得到的混合体积可能有两种情况：
(1) V 1 mol Vm*,B 1 mol Vm*,C
(2)
V
1
mol
V* m,B
1
mol
Vm*,C
形成250C, 标准压力时):
浓度 44.1%
V水/cm3 V乙醇/cm3 V总/cm3
100
100
192
20.8% 150
质量摩尔浓度的单位是 mol kg1 。
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。
11
三、偏摩尔量
多组分系统与单组分系统的差别：单组分系统的 广度性质具有加和性。
若1 mol单组分B物质的体积为：
V* m,B
则2 mol单组分B物质的体积为
2
V* m,B
而1 mol单组分B物质和1 mol单组分C物质混合,
法处理，有相同的标准态，遵守相同的经验定律， 这种系统称为混合物。
混合物有气相、液相和固相之分。
溶液（solution） 含有一种以上组分的液体相或固体相称之。溶
液有液态溶液和固态溶液之分，但没有气态溶液。
如果组成溶液的物质有不同的状态，通常将液 态物质称为溶剂，气态或固态物质称为溶质。
4
如果都具有相同状态，则把含量多的一种称为 溶剂，含量少的称为溶质。
溶剂和溶质要用不同方法处理，他们的标准态、 化学势的表示式不同，服从不同的经验定律。
溶质有电解质和非电解质之分，本章主要讨 论非电介质所形成的溶液。
如果在溶液中含溶质很少，这种溶液称为稀溶 液，常用符号“∞”表示。
多种气体混合在一起，因混合非常均匀，称为 气态混合物，而不作为气态溶液处理。
5
二、多组分系统的组成表示法
系统中任一容量性质X（代表V，U，H，S，
G等），除了与温度、压力有关外，还与各物
质的量nB、nC、nD ···有关，即：
X = f(T, p, nB , nC , nD , nK )
如果温度、压力和组成有微小的变化，则
系统中任一容量性质X的变化为：
14
dX
50
195
70.3%
50
150
193
100 cm3 (20%) + 100 cm3 (20%) = 200 cm3
要描述一多组分均相系统的状态，除了指明温 度与压力外，还必须指明系统中每种物质的量。为 此，引入一个新的概念-偏摩尔量。
13
偏摩尔量的定义： 在多组分系统中，每个热力学函数的变量不止
T、P两个，还与组成系统各物的物质的量有关。
X T
dT
p,nB ,nc ...
X p
dp
T ,nB ,nC ...
i
K B
X ni
dni
T , p,n j (i j )
在等温、等压的条件下：
dX
i
K B
X ni
dni
T , p,n j (i j )
偏摩尔量Xi的定义为：
Xi
def
X ni
T , p,n j (
ji)
15
在引入偏摩尔量的概念后，任一容量性质的微 小变化可表示为：
H ni
T , p,n j ( ji)
Si
def
S ni
T , p,n j (
ji)
Ui
def
U ni
T , p,n j ( ji)
Ai
def
A ni
T , p,n j (
ji)
17
： ( )T, p
K
dV Vidni
iB
K
dH Hidni iB
K
dA Aidni iB
dX
X T
dT
p,nB ,nc ...
X p
dp
T ,nB ,nC ...
K iB
X idni
( )T,p：
k
dX X idni iB
16
常见的偏摩尔量定义式有：
Vi
de f
V ni
T , p,n j ( j i)
Gi
def
G ni
T , p,n j (
ji)
Hi
def
§3.1 偏摩尔量
一、引 言
单组分系统： 多组分系统：
两种或两种以上的物质（或称为组分）所形 成的系统称为多组分系统。
多组分系统可以是均相的，也可以是多相的。 对于混合均匀的多组分系统根据其标准态选取 方式的不同，将其分为混合物和溶液。
3
混合物（mixture） 多组分均匀系统中，各组分均可选用相同的方
2、由偏微商的概念可理解为图中的曲线的斜率。
Vi
V ni
T , p,nj
nB nA
A
B的物质的量与混合物总的物质的量之比称为 溶质B的摩尔分数，又称为物质的量分数。
摩尔分数的单位为1。
气态混合物中摩尔分数常用 yB 表示。
10
在溶液中，表示溶质浓度的方法还有：
溶质B的质量摩尔浓度mB
mB def
nB m(A)
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。
在均相的混合物中，任一组分B的浓度表示 法主要有如下几种：
1.B的质量浓度 2. B的质量分数
3. B的浓度（又称为 B的物质的量浓度）
4. B的摩尔分数
6
1.B的质量浓度 B
B def m(B) /V
即用B的质量 m(B) 除以混合物的体积V。
B 的单位是： kg m3
7
2. B的质量分数 wB
第三章 化学势
偏 摩 尔 量
气
化 体化 学 物学 势 质势
的
理 想稀 溶溶 液液
溶 液的 中化 物学 质势
稀 溶依 液数 的性
非物 理质 想的 溶化 液学
中势
本章作业：
2, 4, 5, 6, 11, 12, 13, 15, 17, 18, 21, 22 思考题：1, 2, 3, 5, 6, 8, 9
K
dG Gidni iB
K
dS Sidni iB
K
dU Uidni iB
若是二组分系统， ( )T, p： dX=XAdnA+XBdnB dV=VAdnA+VBdnB dG=GAdnA+GBdnB
18
二、偏摩尔量的物理意义
1、由定义式可见：在等温、等压条件下，在大量的定组成系 统中，加入单位物质的量的i物质所引起广度性质X的变化值； 或在等温、等压、保持i物质以外的所有组分的物质的量不变 的有限系统中，改变 dni 所引起广度性质X的变化值。
wB def
m(B) mA
A
即B的质量 m(B) 与混合物的质量之比。
wB 的单位为1。
8
3. B的浓度 cB （又称为 B的物质的量浓度）
cB def
nB V
即B的物质的量与混合物体积V的比值。
cB 单位是 mol m3
但常用单位是 mol dm3
9
4. B的摩尔分数 xB
xB def
得到的混合体积可能有两种情况：
(1) V 1 mol Vm*,B 1 mol Vm*,C
(2)
V
1
mol
V* m,B
1
mol
Vm*,C
形成250C, 标准压力时):
浓度 44.1%
V水/cm3 V乙醇/cm3 V总/cm3
100
100
192
20.8% 150
质量摩尔浓度的单位是 mol kg1 。
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。
11
三、偏摩尔量
多组分系统与单组分系统的差别：单组分系统的 广度性质具有加和性。
若1 mol单组分B物质的体积为：
V* m,B
则2 mol单组分B物质的体积为
2
V* m,B
而1 mol单组分B物质和1 mol单组分C物质混合,
法处理，有相同的标准态，遵守相同的经验定律， 这种系统称为混合物。
混合物有气相、液相和固相之分。
溶液（solution） 含有一种以上组分的液体相或固体相称之。溶
液有液态溶液和固态溶液之分，但没有气态溶液。
如果组成溶液的物质有不同的状态，通常将液 态物质称为溶剂，气态或固态物质称为溶质。
4
如果都具有相同状态，则把含量多的一种称为 溶剂，含量少的称为溶质。
溶剂和溶质要用不同方法处理，他们的标准态、 化学势的表示式不同，服从不同的经验定律。
溶质有电解质和非电解质之分，本章主要讨 论非电介质所形成的溶液。
如果在溶液中含溶质很少，这种溶液称为稀溶 液，常用符号“∞”表示。
多种气体混合在一起，因混合非常均匀，称为 气态混合物，而不作为气态溶液处理。
5
二、多组分系统的组成表示法