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环境提供有效功时化学反应（或相变）自发性的探究
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本文拟结合准静态过程假说[1-3]，探究环境提供有效功时化学反应（或相变）的自发性问题.
有效功（δW'）
有效功是化学反应（或相变）进行时，封闭系统与封闭系统环境之间的一种能量传递形式，记为：δW'.
1.1 有效功的构成
有效功由封闭系统自身产生的有效功（δWs'）与封闭系统环境提供的有效功（δWe'）两部分组成，即可
表示为：δW'=δWs'+δWe' （1）
1.2 含有有效功的热力学基本方程
准静态过程假说认为，化学反应（或相变）进行时，热力学能变由热量（δQ）、体势变（δWV）及有效
功三部分构成，即：dU=δQ+δWV+δW' （2）
式（2）中 δQ=T·dS （3）
δWV= -p·dV （4）
将式（3）及（4）代入式（2）可得：dU=T·dS-p·dV +δW' （5）
式（5）也称热力学第一定律.
由式（5）变换可得：
dH=T·dS+V·dp +δW' （6）
dG=-S·dT+V·dp +δW' （7）
dA=-S·dT-p·dV +δW' （8）
式（5）、（6）、（7）及（8）也称含有有效功的热力学基本方程.
由式（7）结合式（1）可知：
恒温、恒压条件下，对于化学反应（或相变）: dG=δW' =δWs'+δWe' （9）
式（9）中Ws'=ΔrGθm+RT·lnJ （10）
式（10）中J为反应商，ΔrGθm为化学反应的标准摩尔吉布斯能变.
2. 化学反应的自发性
准静态过程假说认为：
（11）
恒温、恒压条件下，式（11）可化简为：
（12）
式（12）结合式（9）及熵增原理可得恒温恒压条件下：
δW'=dG<0 化学反应（或相变）自发； （13）
δW'=dG=0 化学反应（或相变）平衡（或可逆）； （14）
δW'=dG>0 化学反应（或相变）非自发. （15）
将式（9）及（10）代入，并积分可得：
W'=ΔrGm=ΔrGθm+RT·lnJ+W'e<0 化学反应（或相变）自发； （16）
W'=ΔrGm=ΔrGθm+RT·lnJ+W'e=0 化学反应（或相变）平衡（或可逆）； （17）
W'=ΔrGm=ΔrGθm+RT·lnJ+W'e>0 化学反应（或相变）非自发. （18）
式（16）、（17）及（18）是包括环境提供有效功的恒温恒压条件下的化学反应（或相变）自发性的G判
据.
3. 结论
恒温恒压及环境提供有效功的条件下，化学反应（或相变）自发性的G判据为：
ΔrGm=ΔrGθm+RT·lnJ+W'e<0 化学反应（或相变）自发；
ΔrGm=ΔrGθm+RT·lnJ+W'e=0 化学反应（或相变）平衡（或可逆）；
ΔrGm=ΔrGθm+RT·lnJ+W'e>0 化学反应（或相变）非自发.
参考文献
[1]余高奇. 热力学第一定律研究.http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666 . 科学网博客,2021,8.
[2]余高奇. 热力学第二定律研究.http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666 . 科学网博客,2021,8.
[3]余高奇. 热力学过程的基本概述.http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666 . 科学网博客,2023,1.
https://blog.sciencenet.cn/blog-3474471-1375193.html
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