本文拟结合准静态过程假说，介绍化学势的热力学属性，供参考.

1. 化学势的热力学定义

    化学势是均相多组分系统中吉布斯自由能（G）的偏摩尔量. 

    将均相多组分系统中单位物质的量B组分拥有的吉布斯自由能定义为化学势，参见如下式(1)及(2)：

           （1）

       （2）

     式（2）也称化学势的偏摩尔量定义.

     由式（2）可知，状态确定是化学势定义的前提，化学势是拥有强度性质的状态函数.

    2. 化学势的吉布斯定义

        美国人吉布斯给出了化学势的Gibbs定义，参见如下式（3）：

              （3） 

       随着B组分物质的量（或n_B）改变，式（1）中均相多组分系统的组成必定发生变化，状态改变；Gibbs定义

式（3）偏离了偏摩尔量的物理本质，仅为化学势的数学拟合式.

    3. 含有化学势的热力学基本方程

       式（1）、（2）结合热力学基本方程^[1]可得：

              （3）

       恒温（dT=0）、恒压（dp=0）条件下，由式（3）可得：

             （4）

       式（4）显示：恒温恒压条件下， .

       将式（4）代入其它热力学基本方程，可得恒温恒压条件下：

             （5）

                        （6）

                      （7）

         式（4）、（5）、（6）及（7）即为：封闭系统中均相多组分系统，恒温恒压条件下对应的热力学基本

方程， 它的适用前提为热力学元熵过程.

   4. 化学势的影响因素

       对于1mol的某组分，由式（3）可得：

            （8）

       由式（8）可得：

       通常情况下，单质或化合物（不包含离子）的S_m与V_m均大于0，代入上式可得：

               （9）

           （10）

       式（9）显示，恒压及有效功等于0的前提下，升高温度，化学势将减小；

       式（10）显示，恒温及有效功等于0的前提下，加压，化学势将增大。

    [例]. 试比较298K、p^θ时H₂O(l) 的化学势为μ₁与373 K、0.5p^θ时H₂O (g) 的化学势μ₂的相对大小.

    解：本题求解包括如下三步骤.

      步骤一：

      选取373K，p^θ 条件下液态水的蒸发为参考过程，参见如下图1.

                      图1. 373K，p^θ 条件下液态水的蒸发过程示意图

     依题：该过程为典型的平衡相变，有效功为0，μ₃=μ₄.

     步骤二： 

       液态水恒压条件下的升温过程，参见如下图2.  

                图2. 液态水恒压升温过程示意图    

     依题：该过程为恒压条件下的pVT变化，有效功为0，式（9）成立.

     由式（9）可得：升温，dT>0，则：dμ<0，化学势减小，即:μ₁>μ₃

     步骤三：

      水蒸气恒温条件下的减压过程，参见如下图3.

                    图3. 水蒸气恒温减压过程

    依题：该过程为恒温条件下的pVT变化，有效功为0，式（10）成立.

    由式（10）可得：减压，dp<0，则：dμ<0，化学势减小，即:μ₂<μ₄

    由步骤一得：μ₃=μ₄

    由步骤二得：μ₁>μ₃   

    由步骤三得：μ₂<μ₄

    因此可得：μ₁>μ₂

     即：298K、p^θ时H₂O(l) 的化学势μ₁ 大于373 K、0.5p^θ时H₂O (g) 的化学势μ₂.

 5. 结论

    ⑴化学势的吉布斯定义仅为化学势的数学拟合，偏离了化学势的物理本质；

    ⑵状态确定是化学势定义的前提，化学势是拥有强度性质的状态函数；

    ⑶含有化学势的热力学基本方程表示为：；

    ⑷温度、压强是影响化学势大小的重要因素.

参考文献

[1]余高奇. 热力学第一定律研究. 科学网博客，http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666，2021，8