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; 它是真实热力学过程发生的必要条件。

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理想液态混合物的热力学表面张力与相对化学势的计算

已有 921 次阅读 2024-6-6 05:17 |系统分类:教学心得

       本文拟结合准静态过程假说[1,2],计算常见均相纯组分液相物质或理想液态混合物的热力学表面张力与相

对化学势,供参考.

 1. 计算原理

   1.1 均相纯组分液相物质

       常见均相纯组分液相物质选取:甲醇(AR)、乙醇(AR)、甲酸(AR)、乙酸(AR)、氯仿(AR)

溴乙烷(AR)、四氯化碳(AR)与蒸馏水,共八种;20℃时,它们相关热力学性质参见如下表1所示.

                                                  表1. 20℃时均相纯组分液相物质的相关热力学性质

image.png

        需指出表1中均相纯组分液相物质的热力学表面张力,与“拉脱法”表面张力数值相同,单位须以

“105N·m-1”替换“10-3N·m-1”.

        对于均相纯组分液相物质,准静态过程假说认为:

         G=γ·As=μn                (1)

         μ*=γ·As/n                    (2)

        式(1)、(2)中“Gμ*、Asn”分别代表均相纯组分液相物质的吉布斯能、化学势、表面积

 及物质的量.

        计算体系选择100cm3均相纯组分液相物质,液相物质统一用直径为28mm的圆柱形容器盛装, 

 As=1.5518×10-2m2,下同.

  1.2 理想液态混合物

       本研究选取的理想液态混合物包括苯/甲苯,甲醇/乙醇两种紧邻同系物的混合物. 20℃时,它们相关热力学

性质参见如下表2所示.

                                               表2. 20℃时理想液态混合物中组分物质的相关热力学性质

image.png

        对于理想液态混合物,准静态过程假说认为:

        image.png            (3)

         image.png                  (4)

          image.png      (5)

    1.2.1 理想液态混合物的体积比

      “苯/甲苯”及“甲醇/乙醇”两种理想液态混合物的体积配比参见如下表3所示:

                                                            表3. AB理想液态混合物的体积配比

image.png

  2. 计算结果

    2.1 均相纯组分液相物质的相对化学势

      由式(2)计算得到的均相纯组分液相物质的相对化学势结果,参见如下表4所示:

                                                       表4.均相纯组分液相物质的相对化学势

image.png

    2.2 理想液态混合物的热力学表面张力与相对化学势

     2.2.1 苯/甲苯理想液态混合物

      结合式(2)、(3)、(4)及(5)可得苯/甲苯理想液态混合物的热力学表面张力与相对化学势,

参见如下表5所示:

                                               表5. 苯/甲苯理想液态混合物热力学表面张力与相对化学势结果        

image.png

  2.2.2 甲醇/乙醇理想液态混合物

    结合式(2)、(3)、(4)及(5)可得甲醇/乙醇理想液态混合物的热力学表面张力与相对化学势,

参见如下表6所示:

                                                 表6. 甲醇/乙醇理想液态混合物热力学表面张力与相对化学势结果

image.png

 3. 结论

    ⑴对于均相纯组分液相物质, μ*=γ·As/n

    ⑵对于理想液态混合物,image.pngimage.pngimage.png.

参考文献

[1]余高奇.表面张力热力学属性探究(Ⅱ).科学网博客,2024,6.

[2]余高奇.甲醇/乙醇混合溶液表面张力的热力学模拟.科学网博客,2024,5.



https://blog.sciencenet.cn/blog-3474471-1437051.html

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