余高奇博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666 经典热力学也称平衡态热力学,研究系统由一个热力学平衡态变化至另一个热力学平衡态的准静态过程的自发性;该过程δQ≡T·dS;δWv≡-p·dV

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均相反应的G-ξ曲线讨论

已有 1043 次阅读 2021-11-13 11:53 |系统分类:教学心得

       均相反应G-ξ曲线示意图是目前各类物化教科书讲授化学平衡时,普遍选用的教学参考插图,该图可动态、直观显示出(∂G/∂ξT,p与化学平衡的关联。

       本文拟将该图使用的几点教学体会与同行分享,仅供参考。

1. 问题的导入      

       由均相反应的热力学基本方程可得:

无标题1.jpg

   以均相反应的反应进度ξ为横坐标,绘制G-ξ曲线,则任一点的切线的斜率为:

   无标题2.jpg  (1)

       需要指出式(1)中ΔrGm应用前提是恒温恒压及反应进度介于0与1mol之间,这与热力学规定前提,即:恒温恒压及反应进度ξ=1mol并不一致.

 2. 分析讨论

      恒温恒压下均相反应的G-ξ曲线示意图参见图1.


 G-反应进度关系.jpg

     图1 恒温恒压下均相反应的G-ξ曲线示意图

      由图1可以看出,反应进度ξ在0-1mol区间变化时,曲线上每一点对应的化学势μB均不相同,μB可视为反应进度ξ的函数(连续),其本质是一种数学拟合,与化学势偏摩尔量的本质并不一致。

      热力学中ΔrGm的计算,是假设系统(平衡)组成恒定,即各物质的化学势均恒定前提下,所做的虚拟计算(ξ=1mol),该过程只能借助范特霍夫平衡箱实现。

      平衡态热力学认为:改变图1中反应进度ξ,均相反应所经历的每一个点,均属不同热力学体系,类比它们的ΔrGm无实际意义

3. 结论

     恒温恒压下均相反应的G-ξ曲线示意图,在热力学中无实际意义.



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