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(shì)偏摩爾量與化學(xué)勢(shì)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(kāi)放系統(tǒng)開(kāi)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(qǐng)閱讀教材自學(xué)濃度表示法請(qǐng)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(wú)關(guān)，與濃度有關(guān)強(qiáng)度性質(zhì)，與總量無(wú)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(wú)限稀水溶液在無(wú)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(hào)性質(zhì)反號(hào)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(cè)得溶液體積變化，求溶質(zhì)與溶劑的偏摩爾量測(cè)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(yè)例題通式頁(yè)例題通式二、二、 化學(xué)勢(shì)化學(xué)勢(shì)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(guò)程非體積功可逆過(guò)程非體積功1. 組成可變開(kāi)放系統(tǒng)熱力學(xué)基本公式組成可變開(kāi)放系統(tǒng)熱力學(xué)基本公式可逆過(guò)程非體積功可逆

4、過(guò)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(guò)程可逆過(guò)程) ) 變化方向：物質(zhì)從化學(xué)勢(shì)較大的相流向化學(xué)勢(shì)較小的相變化方向：物質(zhì)從化學(xué)勢(shì)較大的相流向化學(xué)勢(shì)較小的相 平衡條件：該組分在兩相中的化學(xué)勢(shì)相同平衡條件：該組分在兩相中的化學(xué)勢(shì)相同3. 化學(xué)勢(shì)與溫度、壓力的關(guān)系化學(xué)勢(shì)與溫度、壓力的關(guān)系3. 化學(xué)勢(shì)與溫度、壓力的關(guān)系化學(xué)勢(shì)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)：?jiǎn)谓M分、純物質(zhì)、某一溫度氣體的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)：?jiǎn)谓M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(shì)理想氣體的化學(xué)勢(shì)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