材料熱力學 課件 13 -第五章 多元系統(tǒng)熱力學I-2

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

多元均相系統(tǒng)的獨立變量數溶液的特點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描述強度性質描述k＋2獨立變量k＋1獨立變量上節(jié)回顧

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

任一容量性質

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

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

(1)含義：其他混合熱力學性質

混合自由能

形成1mol溶液的混合自由能

6/30

熱力學性質公式混合熱力學性質公式

混合熱力學性質公式與純物質熱力學性質公式在形式上相同混合性質的定義

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溶液中組元i與純物質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

(2)含義：給定狀態(tài)溶液中1mol組元i對混合性質的貢獻(,,,)

8/30

偏摩爾量公式偏摩爾混合量公式

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

定義化學勢的定義化學勢即偏摩爾Gibbs自由能物理意義：強度性質：加和公式：Gibbs-Duhem公式：

或

或

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

15/30

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

即：令：

16/30組成可變系統(tǒng)的熱力學基本方程

令：令：令：

17/30組成可變系統(tǒng)的熱力學基本方程

對比：得：

同理可得：

18/30組成可變系統(tǒng)的熱力學基本方程每個偏導數所選擇的獨立變量彼此不同注意:廣義化學勢定義只有第一個是偏摩爾量

19/30組成可變系統(tǒng)的熱力學基本方程

條件：(1)沒有非體積功的任意過程(2)均相系統(tǒng)組成可變系統(tǒng)的熱力學基本方程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)的熱力學基本方程由水（1）與乙醇（2）組成的二組分溶液，下列各個偏導數中不是乙醇化學勢的有：

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，下列各個偏導數中不是偏摩爾量的有：ABCD提交

23/30多選題1分

傳質過程(masstransferprocess)擴散(混合)化學勢決定一切傳質過程的方向和限度相變化學反應傳質過程即物質傳輸過程，包括：擴散(混合)，相變，化學反應等化學勢判據24/30物質由化學勢高的相流向化學勢低的相；相平衡時化學勢相等

相Ba相

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

等溫等壓下過程自發(fā)性的判據為：

自發(fā)

平衡

自發(fā)平衡

自發(fā)平衡

因此可得：化學勢判據25/30對象：一切傳質過程，物質總是由高化學勢流向低化學勢

用途：判斷物質傳輸方向、處理平衡問題的重要工具化學勢判據自發(fā)平衡

統(tǒng)一判據化學勢判據26/30若a、b兩相中均含有A和B兩種物質，當兩相平衡時，下列哪些關系式成立？

ABCD提交多選題1分27/30化學勢是偏摩爾Gibbs函數，是系統(tǒng)溫度、壓力和各物質濃度的函數對一給定的溶液

用途：(1)分析組成不變的系統(tǒng)中，化學勢隨壓力及溫度的變化關系化學勢與T、p的關系

(2)給出了化學勢與其它偏摩爾量的關系28/30根據偏摩爾量與相應摩爾容量性質的關系，可知：化學勢與Gm的關系

29/30多元多相系統(tǒng)熱力學平衡的一般條件

孤立系統(tǒng)

純物質兩相平衡條件

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勢均相等。31/30多元多相系統(tǒng)熱力學平衡的一般條件

封閉系統(tǒng)

以封