第四章多組分系統(tǒng)（第一部分）

1、第四章第四章 多組分系統(tǒng)多組分系統(tǒng)( (第一部分第一部分) )第一節(jié)第一節(jié) 偏摩爾量與化學(xué)勢偏摩爾量與化學(xué)勢組成不變組成不變封閉系統(tǒng)封閉系統(tǒng)組成可變組成可變開放系統(tǒng)開放系統(tǒng)新增狀態(tài)參量：各個(gè)組分的物質(zhì)的量新增狀態(tài)參量：各個(gè)組分的物質(zhì)的量 nB濃度表示法請閱讀教材自學(xué)濃度表示法請閱讀教材自學(xué)一、偏摩爾量一、偏摩爾量1atm, 298KH2O1mol H2OD DV=18cm3水的摩爾體積為水的摩爾體積為18cm31mol H2OD DV=14cm3水在純乙醇中的偏摩爾體積為水在純乙醇中的偏摩爾體積為14cm31atm, 298KCH3CH2OHhuge volume相互作用排列堆積不同相互作用排

2、列堆積不同1. 偏摩爾量的概念偏摩爾量的概念假設(shè)均相體系由組分假設(shè)均相體系由組分1, 2, , k 組成，考慮某容量性質(zhì)組成，考慮某容量性質(zhì)Z等溫等壓等溫等壓:2. 偏摩爾量的性質(zhì)偏摩爾量的性質(zhì)物質(zhì)物質(zhì)B、容量性、容量性質(zhì)質(zhì)Z的偏摩爾量：的偏摩爾量： 定義中偏導(dǎo)數(shù)下標(biāo)定義中偏導(dǎo)數(shù)下標(biāo) 強(qiáng)度性質(zhì)，與總量無關(guān)，與濃度有關(guān)強(qiáng)度性質(zhì)，與總量無關(guān)，與濃度有關(guān) 變化率，可正可負(fù)，例如變化率，可正可負(fù)，例如 MgSO4在無限稀水溶液在無限稀水溶液 中中 VMgSO4 = -1.4cm3/mol T, p一定條件下的加和公式：一定條件下的加和公式：3. Gibbs-Duhem 公式公式T, p一定條件下一定條

3、件下偏摩爾量之間是相互關(guān)聯(lián)的偏摩爾量之間是相互關(guān)聯(lián)的以以A-B兩組分體系為例兩組分體系為例 一個(gè)上升，另一一個(gè)上升，另一個(gè)下降個(gè)下降 反號性質(zhì)反號性質(zhì) 濃度大者變化小濃度大者變化小 反比性質(zhì)反比性質(zhì)例題例題常溫常溫常壓下，常壓下，1Kg 某溶劑逐漸加入某溶質(zhì)某溶劑逐漸加入某溶質(zhì)B，測得溶液體積變化，求溶質(zhì)與溶劑的偏摩爾量測得溶液體積變化，求溶質(zhì)與溶劑的偏摩爾量作業(yè)作業(yè): 教材教材211頁例題通式頁例題通式二、二、 化學(xué)勢化學(xué)勢偏摩爾吉布斯自由能偏摩爾吉布斯自由能等溫等壓等溫等壓可逆過程非體積功可逆過程非體積功1. 組成可變開放系統(tǒng)熱力學(xué)基本公式組成可變開放系統(tǒng)熱力學(xué)基本公式可逆過程非體積功可逆

4、過程非體積功2. 相平衡相平衡設(shè)多組分系統(tǒng)存在設(shè)多組分系統(tǒng)存在a,ba,b兩相，等溫等壓下，組分兩相，等溫等壓下，組分B在相間有微小轉(zhuǎn)移在相間有微小轉(zhuǎn)移dG=dG(a a)+dG(b b)=m mB(a a)dnB(a a)+m mB(b b)dnB(b b)=m mB(a a)-m mB(b b)dn設(shè)設(shè)dn=dnB(a a)= - dnB(b b) 即即b ba, a, dn00 m mB(a a) m mB(b b), dG0, 0, 逆向自發(fā)，逆向自發(fā)， a ab b m mB(a a) m mB(b b), dG0, 0, 正向自發(fā)，正向自發(fā)， b ba a m mB(a a)= =

5、m mB(b b), dG=0, =0, 兩相平衡兩相平衡( (可逆過程可逆過程) ) 變化方向：物質(zhì)從化學(xué)勢較大的相流向化學(xué)勢較小的相變化方向：物質(zhì)從化學(xué)勢較大的相流向化學(xué)勢較小的相 平衡條件：該組分在兩相中的化學(xué)勢相同平衡條件：該組分在兩相中的化學(xué)勢相同3. 化學(xué)勢與溫度、壓力的關(guān)系化學(xué)勢與溫度、壓力的關(guān)系3. 化學(xué)勢與溫度、壓力的關(guān)系化學(xué)勢與溫度、壓力的關(guān)系多組分體系的熱力學(xué)公式與純物質(zhì)的公式具有多組分體系的熱力學(xué)公式與純物質(zhì)的公式具有完全相同的形式，只是用偏摩爾量代替摩爾量完全相同的形式，只是用偏摩爾量代替摩爾量例如例如:作業(yè)作業(yè): 用兩種方法推導(dǎo)下式用兩種方法推導(dǎo)下式總結(jié)總結(jié)三、氣體

6、混合物三、氣體混合物1. 單組分、純物質(zhì)、只有一種理想氣體單組分、純物質(zhì)、只有一種理想氣體氣體的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)：單組分、純物質(zhì)、某一溫度氣體的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)：單組分、純物質(zhì)、某一溫度T、標(biāo)準(zhǔn)壓力下、標(biāo)準(zhǔn)壓力下、 理想氣體時(shí)的狀態(tài)理想氣體時(shí)的狀態(tài)(假想狀態(tài)假想狀態(tài))2. 多組分理想氣體混合物多組分理想氣體混合物半透膜平衡實(shí)驗(yàn)半透膜平衡實(shí)驗(yàn)純純B在在T、p下單獨(dú)存在時(shí)下單獨(dú)存在時(shí)理想氣體的化學(xué)勢理想氣體的化學(xué)勢純氣體純氣體混合物混合物例題例題例題例題1: 理想氣體等溫等壓混合通性理想氣體等溫等壓混合通性T:nA p nB pnA + nB p例題例題2: 求理想氣體等溫混合求理想氣體等溫混合Gibbs自由能變化自由能變化V 3mol O2 V 1mol N2 T:作業(yè)作業(yè): 求理想氣體求理想氣體298K等溫混合等溫混合Gibbs自由能變化。初態(tài)分隔為自由能變化。初態(tài)分隔為左左2mol O2, 200kPa; 右右4mol N2, 300kPa. 終態(tài)終態(tài)(1) 混合后總體積不混合后總體積不變變; 終態(tài)終態(tài)(2)混合后壓力為混合后壓力為100kPa.3. 非理想氣體非理想氣體理想氣體