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。

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热力学G判据的应用范围研究

已有 1544 次阅读 2022-6-27 10:42 |系统分类:教学心得

       平衡态热力学,也包括准静态过程假说,均是用准静态热力学性质,判定非准静态过程(化学反应或相变)的自发性. 

       本文拟结合准静态过程假说具体探讨化学反应G判据的应用范围.

  1. 准静态过程假说

    准静态过程[1]是指系统每一瞬间均无限小的偏离平衡,并随时可恢复平衡;客观要求准静态过程

必须连续、无间断,并且无限缓慢;准静态过程是一种理想化的热力学过程,与环境无关.

        准静态过程假说规定:所有热力学过程均为准静态过程;对于准静态过程的热力学元熵过程,

        δQT·dS          (1)

        δWV=-p·dV      (2)

        准静态过程的元熵过程包括自发过程、平衡及非自发过程三种形式.

  2. 准静态过程假说热力学性质的应用范围

        准静态过程假说热力学性质的应用范围参见如下表1.

                无标题.jpg 

        表1显示:化学反应热力学性质ΔrHmΔrSmΔrGm只适用于准静态过程,准静态过程是一种理想化热力学过程,因此热力学计算为一种虚拟计算,计算结果并不等同客观事实[2].

 3.化学反应自发性的G判据及其实用范围

        化学反应自发性的G判据是指:在恒温恒压及环境不提供有效功的前提下,如果ΔrGm=0, 化学反应处于平衡;如果ΔrGm<0, 化学反应自发;如果ΔrGm>0, 则化学反应非自发.

        化学反应自发性的G判据及其实用范围参见如下表2.

             无标题.jpg 

        表2显示,当化学反应的ΔrGm=0时, 化学反应处于平衡,其实用范围是准静态过程. 

        需明确准静态过程是特殊类型的平衡,可认为此时G判据数据(ΔrGm)及其实用范围是一致的.

        当化学反应的ΔrGm<0,或>0时, ΔrGm是准静态数据,需判定自发性的化学反应处于非准静态,包括自发与非自发两种情况.

4. 结论

 ⑴ 当化学反应平衡时ΔrGm是准静态数据,与其实用范围是一致的;

 ⑵当化学反应自发或非自发时, ΔrGm是准静态数据,此时化学反应处于非准静态.

参考文献

[1]余高奇. 准静态过程假说的理论优势.http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666 .科学网博客, 2022,6.

[2]余高奇. 准静态过程假说结构图及相关概念.http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666 .科学网博客, 2022,4.






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